Detail předmětu

Elektrické mikropohony

FEKT-MEMIAk. rok: 2017/2018

Řízení a regulace pohonů malých výkonů, které nacházejí uplatnění např. v robotice, periferních zařízeních výpočetní techniky, domácích spotřebičích, automobilové, letecké a kosmické technice, automatizační technice, modelářství a lékařství. Funkce, konstrukce a výpočet/návrh motorů malých výkonů, zejména motorů napájených polovodičovými měniči.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen
- stanovit jmenovitý bod pohonu s BLDC motorem z pohledu momentově-otáčkových závislostí,
- vysvětlit, jak se řídí BLDC motor a jak vypadá měnič pro jeho napájení s příslušnými regulačními strukturami, sestavit jeho matematický model a syntetizovat regulátory proudu a otáček metodami standartních přenosů,
- popsat specifika využití asynchronního motoru v nízkonapěťových aplikacích, přepočítat počet závitů stroje za účelem změny velikosti a frekvence napájecího napěti,
- vysvětlit specifika skalárního a vektorového řízení asynchronního motoru s ohledem na účinnost,
- vysvětlit princip funkce pohonů se spínanými reluktančními motory, určit pro jaké aplikace je tento pohon vhodný a popsat jeho charakteristické nevýhody,
- nakreslit schémata silových částí různých typů měničů pro spínané reluktanční motory, zohlednit různé počty fází a též plný a redukovaný počet spínacích prvků,
- rozlišit různé typy krokových motorů, vymezit jejich aplikační oblasti, určit jejich technické limity, popsat a vysvětlit zapojení měničů pro jejich napájení a způsob řízení krokových motorů,
- rozlišit a popsat základní druhy rušivých vazeb v zařízeních silnoproudé elektrotechniky, vysvětlit způsoby jejich eliminace, posoudit konstrukční uspořádání zařízení s výkonovými měniči z hlediska rušení,
- popsat a navrhnout základní jednovrstvá a dvouvrstvá rozložená i soustředěná vinutí střídavých strojů, porovnat jejich vlastnosti,
- vysvětlit a vypočítat činitele těchto vinutí, popsat a aplikovat opatření pro snížení obsahu nežádoucích harmonických magnetického napětí,
- popsat a vysvětlit vliv harmonických magnetického napětí na práci asynchronního motoru a synchronního motoru s permanentními magnety,
- popsat, upravit a aplikovat základní postup návrhu magnetického obvodu a vinutí synchronního motoru s permanentními magnety a asynchronního motoru,
- upravit magnetický obvod a vinutí synchronního motoru s permanentními magnety a asynchronního motoru, pro dosažení požadovaných parametrů,
- připravit 2D model synchronního motoru s permanentními magnety a asynchronního motoru metodou konečných prvků, analyzovat dosažené výsledky.

Prerekvizity

Student by měl být schopen - aplikovat diferenciální rovnice pro popis elektromechanických systémů jak v časové oblasti, tak v operátorovém tvaru, - Ovládat matematický popis motorů na základě jejich náhradních schémat, - navrhnout kaskádní regulační strukturu , - ovládat softwarový nástroj MATLAB SIMULINK, - studenti musí přezkoušeni podle vyhlášky 50, - popsat, upravit a aplikovat základní postup návrhu magnetického obvodu a vinutí stejnosměrného motoru s permanentními magnety a BLDC motoru, - vypočítat parametry stejnosměrného motoru s PM, BLDC motoru (v určitém ustáleném provozním stavu), - načrtnout a popsat průběh magnetické indukce ve vzduchové mezeře stejnosměrného motoru, BLDC motoru, znázornit vliv drážkování a reakce kotvy, - znázornit a vysvětlit průběh indukovaného napětí vinutí kotvy stejnosměrného motoru, - popsat konstrukci, BLDC motoru a synchronního motoru s PM, - znázornit a vysvětlit průběh indukovaného napětí a idealizovaný průběh proudů ve vinutí BLDC motoru a synchronního motoru s PM, - připravit 2D model stejnosměrného motoru s PM a BLDC motoru metodou konečných prvků v různých ustálených provozních stavech.

Doporučená nebo povinná literatura

Koláčný, J. Elektrické mikropohony, skripta VUT v Brně, 2009 (CS)
Yeadon, W.H., Yeadon, A.W. Handbook of small electric motors. New York: McGraw-Hill, 2001. ISBN 0-70-072332-X (EN)
Boldea, I. Reluctance Synchronous Machines and Drives. Oxford University Press, USA, 1996. ISBN 978-0198593911 (EN)
Boldea, I. The Induction Machine Handbook. CRC Press, 1st edition, 2001. ISBN 978-0849300042 (EN)
Firemní literatura; Malé stejnosměrné motory MAXON, Uzimex Praha (CS)
Kenjo, T., Sugawara, A.: Stepping Motors and Their Microprocessor Controls. Clarendon Press, Oxford. (EN)
Krishnan, R.: Switched Reluctance Motor Drives. CRC Press. ISBN 0-8493-0838-0 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt a laboratorní protokoly.

Způsob a kritéria hodnocení

Počítačové a laboratorní cvičení - max. 30 bodů
Závěrečná písemná zkouška - max. 70 bodů

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

Úvod, obsah předmětu, základní pojmy, literatura.
Metody tepelné ekvivalence, dimenzování motorků, kinematika pohonu.
DC a BLDC motorky s permanentními magnety (PM), konstrukce, funkce, charakteristiky.
Pohony s BLDC motorky, regulace, napájení, zpětnovazební čidla.
Pohony s krokovými motory, typy, pojmy, vlastnosti, napájení a řízení krokových motorů.
Pohony se spínanými reluktančními motory, druhy, konstrukce, princip funkce, charakteristiky, napájení a řízení.
Jednovrstvá a dvouvrstvá, rozložená i soustředěná vinutí malých střídavých strojů.
Výpočet/návrh asynchronních motorů a synchronních motorů s PM.
Pohony AC s asynchronními motory a synchronními motory s PM, vliv harmonických.
Specifika využití asynchronního motoru v nízkonapěťových aplikacích, skalární a vektorové řízení s ohledem na účinnost.

Cíl

Seznámit studenty s vlastnostmi mikropohonů a malých elektrických strojů, aplikovat a ověřit teoretické poznatky pomocí modelů metodou konečných prvků a laboratorních měření.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

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

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

21 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor