OPISY KURSÓW. Kod kursu: MCR5101 Nazwa kursu: NAPĘDY ELEKTRYCZNE Język wykładowy: polski, angielski

Transkrypt

1 OPISY KURSÓW Kod kursu: MCR5101 Nazwa kursu: NAPĘDY ELEKTRYCZNE Język wykładowy: polski, angielski Forma kursu Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Tygodniowa liczba godzin ZZU * Semestralna liczba godzin ZZU* Forma Z Z zaliczenia Punkty ECTS 3 Liczba godzin CNPS Poziom kursu (podstawowy/zaawansowany): Wymagania wstępne: Podstawy elektrotechniki, Układy elektroniczne - wykład Imię, nazwisko i tytuł/ stopień prowadzącego: Teresa Orłowska-Kowalska, prof. dr hab. inż. Imiona i nazwiska oraz tytuły/stopnie członków zespołu dydaktycznego: Dr inż. Radosław Nalepa, dr inż.; Stanisław Azarewicz, dr inż.; Adam Zalas, dr inż. Mateusz Dybkowski Rok:.III... Semestr: Typ kursu (obowiązkowy/wybieralny): Cele zajęć (efekty kształcenia): zapoznanie się zagadnieniami statyki i dynamiki napędów elektrycznych, zapoznanie się z podstawowymi układami napędowymi prądu stałego i przemiennego, z metodami sterowania prędkością w tych napędach. Forma nauczania (tradycyjna/zdalna): Krótki opis zawartości całego kursu: Elementy składowe elektrycznego układu napędowego, równanie ruchu, rodzaje połączeń mechanicznych. Podstawowe rodzaje silników elektrycznych stosowanych w napędach elektrycznych, w tym pozycyjnych. Układ napędowy z silnikiem prądu stałego struktura kaskadowa. Tłumienie oscylacji w napędach z połączeniem sprężystym. Podstawy sterowania wektorowego silników indukcyjnych i silników PMSM. Sterowanie bezszczotkowych silników prądu stałego z magnesami trwałymi. Sterowanie pozycyjne: podstawowe wymagania, regulatory położenia i prędkości; dobór nastaw, wpływ na dynamikę napędu. Tendencje rozwojowe w napędzie elektrycznym. Laboratorium prezentuje rozwiązania techniczne podstawowych układów napędowych. 1

2 Wykład (podać z dokładnością do godzin): Zawartość tematyczna poszczególnych godzin wykładowych 1. Definicja i elementy składowe układu napędowego, obszary pracy układu napędowego.. Charakterystyki silników i maszyn roboczych. 3. Równanie ruchu, wpływ rodzaju połączenia mechanicznego na postać równania ruchu. 4. Warunek równowagi statycznej układu napędowego. 5. Podstawowe wymagania i parametry napędów elektrycznych w tym pozycyjnych. Silniki prądu stałego stosowane w napędach, podstawowe charakterystyki, wymagania i parametry. 6. Silniki z magnesami trwałymi prądu stałego i przemiennego, silniki indukcyjne, podstawowe charakterystyki, wymagania i parametry. 7. Serwonapędy z silnikami krokowymi, metody i układy sterowania. 8. Właściwości dynamiczne silnika prądu stałego: transmitancja, schemat blokowy. 9. Struktura kaskadowa regulacji prędkości napędu prądu stałego; zasada działania, strojenie regulatorów. 10. Napęd z połączeniem elastycznym; zagadnienie tłumienia oscylacji momentu i prędkości w napędzie z połączeniem sprężystym, podstawowe struktury sterowania. 11. Napęd z silnikiem indukcyjnym podstawy sterowania częstotliwościowego. 1. Podstawy sterowania wektorowego silników indukcyjnych; podstawowa struktura sterowania wektorowego. 13. Napęd z silnikiem PMSM: podstawowa metoda i struktura sterowania wektorowego. 14. Bezszczotkowe silniki prądu stałego z magnesami trwałymi; podstawy sterowania prędkością. 15. Sterowanie pozycyjne: podstawowe wymagania, regulatory położenia i prędkości; dobór nastaw, wpływ na dynamikę napędu. Tendencje rozwojowe w napędzie elektrycznym Ćwiczenia - zawartość tematyczna: Seminarium - zawartość tematyczna: Liczba godzin Laboratorium - zawartość tematyczna: 1. Kształtowanie charakterystyk silnika obcowzbudnego prądu stałego w różnych stanach pracy godz.. Badanie układu napędowego z silnikiem obcowzbudnym zasilanym z nawrotnego prostownika sterowanego godz. 3. Badanie układu napędowego z silnikiem indukcyjnym i falownikiem napięcia godz. 4. Badanie przekształtnikowego układu napędowego z silnikiem bezszczotkowym godz. 5. Sterowanie silnikiem prądu stałego w strukturze kaskadowej (część symulacyjna i eksperymentalna) 4 godz. 6. Sterowanie napędem prądu stałego z połączeniem sprężystym godz. 7. Sterowanie wektorowe polowo zorientowane układu napędowego z silnikiem indukcyjnym (część symulacyjna, projektowa i eksperymentalna) 6 godz.

3 8. Sterowanie wektorowe układu napędowego z silnikiem PMSM (część symulacyjna i eksperymentalna 4 godz. 9. Liniowy napęd pozycjonujący z silnikiem krokowym godz. 10. Liniowy napęd pozycjonujący z silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi godz. Projekt - zawartość tematyczna: Literatura podstawowa: 1. Napęd elektryczny laboratorium, praca zbiorowa pod red. T. Orlowskiej- Kowalskiej, Oficyna Wyd. P.Wr., 000. T. Orłowska-Kowalska, Bezczujnikowe sterowanie układów napędowych z silnikami indukcyjnymi, Oficyna Wyd. P.Wr K. Zawirski, Sterowanie silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych, Wyd. P. Poznańskiej, 005 Literatura uzupełniająca: 1. M. P.Kaźmierkowski, H.Tunia, Automatyka napędu przekształtnikowego, PWN, M.A. El-Sharkawi, Fundamentals of Electrical Drives, Brooks/Cole, W.Leonhard, Control of Electrical Drives, Springer Verlag, 1990 Warunki zaliczenia: Wykład zaliczenie kolokwium pisemnego Laboratorium - obecność na wszystkich zajęciach laboratoryjnych; zaliczenie kartkówek, oddanie sprawozdań * - w zależności od systemu studiów DESCRIPTION OF THE COURSES Course code: MCR5101 Course title: ELECTRICAL DRIVES Language of the lecturer: Polish, English Course form Lecture Classes Laboratory Project Seminar Number of hours/week* 1 1 Number of hours/semester* Form of the course Credit Credit completion ECTS credits 3 Total Student s Workload Level of the course (basic/advanced): 3

4 Prerequisites: Fundamentals of electrical engineering, Electronic systems - lecture Name, first name and degree of the lecturer/supervisor: Teresa Orłowska-Kowalska, prof. dr hab. inż. Names, first names and degrees of the team s members: Dr inż. Radosław Nalepa, dr inż.; Stanisław Azarewicz, dr inż.; Adam Zalas, dr inż. Mateusz Dybkowski Year:...III... Semester: Type of the course (obligatory/optional): Aims of the course (effects of the course): learn of basic problems of static and dynamic behavior of electrical drives, DC and AC motor drives; speed control methods. Form of the teaching (traditional/e-learning): Course description: Elements of electrical drive system, motion equation, types of mechanical connections. Basic electrical motors applied in electrical drives, including servodrives. DC motor drive system cascade control structure. Dumping of torsional vibrations in drives with elastic couplings. Vector control methods and structures for induction motor drives and PMSM drives. Servodrives with AC motors; control methods and structures for vector controlled induction and PM synchronous motors. Speed control of brushless permanent magnet DC motor. Speed and position controllers; parameter adjustment, dynamical properties of speed and position control loops. Future trends of electrical drives. Laboratory presents technical solution of basic electrical drive systems. Lecture: Particular lectures contents 16. Electrical drive - basic definition, components, regions of operation. 17. Steady state characteristics of different types of motors and loads. 18. Motion equation of electrical drive system with different types of mechanical connections. 19. Conditions of stable steady-state operation. 0. Basic requirements and parameters of drives systems, including servodrives. DC motors applied in drive systems - basic characteristics, requirements and parameters. 1. Permanent magnet DC and AC motors, induction motors - basic characteristics, requirements and parameters.. Servodrives with step motors; control methods and structures. 3. Dynamical performance of DC motor: transfer function, block scheme. 4. Cascade control structure of DC motor controller adjustment. 5. Drive system with elastic coupling. Dumping of torsional vibration in the drive system with elastic couplings, basic control structures. 6. Electrical drive with induction motor frequency control of the motor speed. 7. Vector control method and structure for the induction motor drive. Number of hours 4

5 8. Permanent magnet synchronous motor drive; vector control method and structure. 9. Brushless DC motor driver; basic speed control structure. Speed and position controllers; parameter adjustment, dynamical properties of speed and position control loops. Future trends of electrical drives. Classes the contents: Seminars the contents: Laboratory the contents: 1. Forming of characteristics of DC motor In different operation modes hours. Testing of DC motor drive controlled by bidirectional static converter hours 3. Testing of the induction motor drive supplied form the voltage inverter hours 4. Testing of the converter-fed brushless PM drive system hours 5. Cascade control structure of the DC drive system (simulation and experimental parts) 4 hours 6. Control of the DC drive system with elastic joint hours 7. Field-oriented control of the induction motor drive system(simulation and experimental parts) 6 hours 8. Vector control of the PMSM motor drive system (simulation and experimental parts) 4 hours 9. Linear positioning system with step motor hours 10. Linear positioning system with permanent magnet synchronous motor (PMSM) hours Project the contents: Basic literature: 1. Napęd elektryczny laboratorium, praca zbiorowa pod red. T. Orlowskiej- Kowalskiej, Oficyna Wyd. P.Wr., 000. T. Orłowska-Kowalska, Bezczujnikowe sterowanie układów napędowych z silnikami indukcyjnymi, Oficyna Wyd. P.Wr K. Zawirski, Sterowanie silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych, Wyd. P. Poznańskiej, 005 Additional literature: 1. M.P.Kaźmierkowski, H.Tunia, Automatyka napędu przekształtnikowego, PWN, M.A. El-Sharkawi, Fundamentals of Electrical Drives, Brooks/Cole, W.Leonhard, Control of Electrical Drives, Springer Verlag, 1990M.A. El- Conditions of the course acceptance/credition: Lecture pass of the written test. Laboratory presence and performing of all exercises, preparing reports. * - depending on a system of studies 5

6 6