Detail předmětu

Elektrické pohony

FSI-VAP Ak. rok: 2027/2028 Zimní semestr

Předmět je zaměřen na problematiku elektrických pohonů v automatizaci. Pozornost je soustředěna nejprve na moderní polovodičové prvky používané v elektronice (měniče) u elektrických pohonů. Dále je definován elektrický pohon, je probrána mechanika, oteplování a energetika elektrických pohonů. Značný prostor je věnován řízení a regulaci elektrických pohonů. Zde se využívá základních znalostí z předmětů, které byly vyučovány dříve a které se rozvíjí v teoretické i praktické rovině směrem k problematice elektrických pohonů. Následně jsou řešeny základní vlastnosti jednotlivých elektrických pohonů. Jedná se o pohony se stejnosměrnými motory, s motory asynchronními a synchronními. Student získá také vědomosti o pohonech se speciálními motory, konkrétně motory krokovými a lineárními. Značný důraz je věnován popisu matematických a simulačních modelů motorů a pohonů i rozboru kaskádní regulační struktury. Součástí teoretických znalostí je i praktické ověření vybraných vlastností pohonů v laboratorním cvičení.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Jiří Kurfürst, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky

Vstupní znalosti

Předpokládají se znalosti z matematiky, fyziky, elektrotechniky, mechaniky a základů automatického řízení, a to na úrovni dosud absolvovaných předmětů vysokoškolského studia.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

Laboratorní cvičení je ukončeno zápočtem (je udělován ve 13. výukovém týdnu). Průběžná kontrola studia probíhá v rámci laboratorních cvičení; rozhodujícími podmínkami pro udělení zápočtu jsou 100% účast na cvičení a úspěšné absolvování písemného zápočtového testu. V případě nepřítomnosti studenta na cvičení je nutné chybějící cvičení nahradit. Způsob náhrady určí vyučující nebo garant předmětu. Další podrobnosti jsou studentům sděleny a vysvětleny na začátku semestru.

Získání zápočtu je nutnou podmínkou k účasti na zkoušce. Zkouška se skládá z písemné části a následně ústního pohovoru. V písemné části student zpracuje pět zadaných otázek. V ústní části je prověřována orientace ve studované problematice. Hodnocení písemné části, ústní části i celkové hodnocení zkoušky je dáno klasifikační stupnicí dle ECTS.

Učební cíle

Cílem předmětu je získání teoretických i praktických znalostí a zkušeností z problematiky elektrických pohonů. Uvedené je doplněním dříve absolvovaných předmětů obecného charakteru, které jsou rozšiřovány směrem k využití v automatizaci a informatice. Student získá ve smyslu uvedené anotace a osnovy rozsáhlé komplexní znalosti z oblasti elektrických pohonů, které mu umožní se v průmyslové strojírenské a elektrotechnické praxi erudovaně zapojit do řešení různých technických problémů.



Studijní opory

Studijní opory a studijní materiály předmětu jsou uvedeny v literatuře předmětu. Rovněž tyto informace jsou zveřejněny v e-learningu. Uvedené je podrobně rozebráno i v úvodní přednášce předmětu a v prvním laboratorním cvičení (v kombinované formě studia v první konzultaci či laboratorním cvičení předmětu).

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-AIŘ-P: Aplikovaná informatika a řízení, magisterský navazující, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Osnova

Blok A Elektronické prvky a výkonové měniče



  1. Prvky elektronických obvodů, moderní elektronické prvky používané v elektrických pohonech. Základní pasivní prvky a polovodičové součástky.

  2. Základní polovodičové měniče. Rozdělení. Usměrňovače.

  3. Pulzní měniče. Střídače.

  4. Měniče kmitočtu. Mikroprocesorové řídicí systémy. Základní funkce napájecích zdrojů, komunikace a diagnostiky.


Blok B Elektrický pohon mechanika a regulace



  1. Definice elektrického pohonu. Výhody a nevýhody. Druhy poháněných pracovních strojů.

  2. Kinematika a mechanika elektrických pohonů. Oteplování a energetika elektrických pohonů.

  3. Řízení elektrických pohonů, analýza regulačních soustav. Snímače, zpětná vazba a princip PID regulace.


Blok C Typy elektrických pohonů a jejich použití



  1. Pohony se stejnosměrnými motory a motory s permanentními magnety. Regulované pohony.

  2. Pohony s asynchronními motory.

  3. Pohony se synchronními motory.

  4. Speciální typy elektrických pohonů. Krokové motory.

  5. Pohony s lineárními motory. Mechanické součásti elektropohonů.


 


Navrhovaná osnova laboratorních cvičení v tematických blocích


Blok L1 Elektronické prvky zdroje a základní regulace



  1. Charakteristiky elektronických prvků.

  2. Návrh a analýza síťového zdroje stejnosměrného napětí.

  3. Dvoupolohová regulace.

  4. Regulátory s impulzním výstupem (PWM).

  5. PID regulátor s operačními zesilovači.

  6. Filtry a problémy spínání induktivních zátěží.


Blok L2 Regulované elektrické pohony



  1. Regulace otáček stejnosměrného motoru s enkodérem (MAXON).

  2. PID regulace stejnosměrného motoru.

  3. Kaskádní regulace a optimalizace.

  4. Řízený pohon s asynchronním motorem a frekvenčním měničem.

  5. Řízený pohon s asynchronním motorem a frekvenčním měničem, blokové schéma polohového servomechanismu, praktické ověření vektorového řízení.


Blok L3 Průmyslová praxe



  • Praktická výuka ve výrobní firmě + Exkurze do výrobní firmy.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Osnova


  1. Charakteristiky elektronických prvků.

  2. Návrh a analýza síťového zdroje stejnosměrného napětí.

  3. Dvoupolohová regulace.

  4. Regulátory s impulzním výstupem (PWM).

  5. PID regulátor s operačními zesilovači.

  6. Filtry a problémy spínání induktivních zátěží.

  7. Regulace otáček stejnosměrného motoru s enkodérem (MAXON).

  8. PID regulace stejnosměrného motoru.

  9. Kaskádní regulace a optimalizace.

  10. Řízený pohon s asynchronním motorem a frekvenčním měničem.

  11. Řízený pohon s asynchronním motorem a frekvenčním měničem, blokové schéma polohového servomechanismu, praktické ověření vektorového řízení.

  12. Praktická výuka ve výrobní firmě.

  13. Exkurze do výrobní firmy.