AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ

POLITECHNIKA ŚLĄSKA w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ Cechy metrologiczne i zastosowanie stanowiska do badania charakterystyk napędów energoelektronicznych mgr inż. Ryszard Janas Rozprawa doktorska napisana pod kierunkiem dr hab. inż. Jerzego Kasprzyka, prof. nadzw. w Politechnice Śląskiej GLIWICE 2016

Spis treści 1. Wstęp... 3 1.1. Przedstawienie problemu... 3 1.2. Zakres pracy... 4 1.3. Teza pracy... 5 1.4. Układ pracy... 5 2. Dotychczasowe metody pomiaru momentu obrotowego... 6 3. Potrzeby pomiarowe w odniesieniu do napędów energoelektronicznych, stanowisko pomiarowe... 7 4. Przeprowadzone pomiary... 9 5. Niepewność pomiarów prowadzonych na stanowisku... 12 6. Wnioski końcowe... 14 7. Publikacje i osiągnięcia Autora... 16

1. Wstęp 1.1. Przedstawienie problemu Obecnie stosowane napędy elektryczne są głównie napędami energoelektronicznymi. Zarówno w napędach prądu stałego, jak i przemiennego do historii odeszły układy rozruchowe i sterujące oparte na rezystorach (w tym wodnych) i przełączaniu uzwojeń, jak również będące klasyką dla silników asynchronicznych przełączniki gwiazda trójkąt. Coraz rzadziej także stosowane są silniki pierścieniowe. Rozruchu i sterowania pracą napędu dokonuje się za pomocą układów energoelektronicznych, opartych o podzespoły mocy, układy sterujące i technikę mikroprocesorową. W procesie projektowania, wdrażania, programowania i konfiguracji konieczne jest stosowanie innych niż dotychczas metod pomiaru charakterystyk, w szczególności momentu obrotowego w całej rozpiętości prędkości obrotowej podczas napędu i hamowania, jak również przy nieruchomym wale silnika. Zmiany w tym zakresie nie nadążają niestety za postępem techniki napędowej. Stosowane zwykle do pomiaru charakterystyk silników klasyczne stanowiska wyposażone w hamulce taśmowe lub szczękowe wszelkich typów nie spełniają tego zadania, nie jest możliwe za ich pomocą wykonanie niezbędnych pomiarów parametrów i wyznaczenie odpowiednich zależności. Również stosowane w tym zakresie jako hamulce prądnice prądu stałego lub inne maszyny elektryczne nie umożliwiają dokonania niezbędnych pomiarów. Niemożliwe jest bowiem przy ich pomocy badanie dynamiki napędu, jak również jego parametrów przy małych prędkościach obrotowych, przy częstotliwości napięcia zasilającego rzędu 1 Hz, a także momentu hamowania nieruchomego wału. Także coraz częściej stosowane systemy oparte o maszyny elektryczne typu serwo, posiadające możliwość zaprogramowania wszelkich charakterystyk obciążeń, pracujące jako hamulce w pełnym zakresie prędkości obrotowej (już od 0 obr/min) nie w pełni spełniają swoje zadanie. Wykonują one bowiem najczęściej badania w cyklu całkowicie automatycznym, przez co zmniejszone zostają wartości dydaktyczne i poznawcze dotyczące pomiaru. Przedstawione stanowisko, zaprojektowane przez Autora, składające się z trzech zespołów modułów: hamulca - pompy hydraulicznej, koła zamachowego oraz bębna cięgnowego z obciążnikami, jest systemem pomiarowym w pełni umożliwiającym przeprowadzenie opisanych wyżej pomiarów charakterystyk. Moduły te mogą pracować oddzielnie lub razem, co umożliwia pomiar złożonych sytuacji napędowych. Przy prowadzonych jednocześnie pomiarach prądu i napięcia, jak również cos φ, mocy czynnej i biernej w obwodzie zasilającym przekształtnik lub przemiennik możliwe jest pełne badanie wszystkich parametrów napędu w przeciwieństwie do dotychczas stosowanych metod. W rozprawie została przedstawiona budowa stanowiska, jego parametry i zastosowanie, jak również porównanie z innymi metodami i stanowiskami pomiarowymi. Wykazana zostanie jego przydatność do pomiaru wszystkich parametrów współczesnego napędu energoelektronicznego. Opisana zostanie także wartość dydaktyczna stanowiska cenna przy kształceniu kadr w technicznych szkołach średnich i wyższych, jak również specjalistycznych kursach i szkoleniach, np. dla pracowników serwisu napędów.

1.2. Zakres pracy Przedmiotem pracy jest przedstawienie zastosowania i cech metrologicznych zaprojektowanego przez Autora stanowiska do badania charakterystyk napędów energoelektronicznych małej mocy. Stanowisko to składa się z trzech zespołów, niezbędnych do przeprowadzenia kompleksowego badania napędów: Hamulca hydraulicznego wychylnego podstawowej części stanowiska - stosowanego do pomiaru charakterystyki mechanicznej silników elektrycznych dowolnego typu i rodzaju, Koła zamachowego stosowanego do pomiaru dynamicznych właściwości napędowych silnika, przy założeniu zredukowania napędzanej maszyny roboczej do obliczeniowego momentu bezwładności, Bębna cięgnowego ze zmiennym obciążeniem stosowanego do badania momentu hamowania zatrzymanego wału silnika każdego rodzaju, momentu obrotowego przy małych prędkościach, jak również charakterystyk przejścia: ruch bezruch napęd hamowanie zatrzymanie. Dla wszystkich wyżej wymienionych badań silnika mierzone są: prędkość obrotowa, moment obrotowy w ruchu, moment obrotowy przy małej prędkości obrotowej, moment hamowania w bezruchu, czas rozpędzania i hamowania, oraz parametry elektryczne napędu: wartość prądu silnika, wartość napięcia silnika, przebiegi prądu i napięcia na uzwojeniach silnika, napięcie w obwodzie pośrednim przemiennika, napięcie i prąd po stronie pierwotnej napędu, moc czynna pobierana z sieci, cos φ w obwodzie zasilającym. Prowadzone badania pozwalają na określenie i obliczenie wielu parametrów elektrycznych napędu jak m.in.: Dla silników AC: wymagane podniesienie Umin (przemienniki U/f), niezbędny poziom hamowania GSB, częstotliwość przy której następuje włączenie hamowania GSB, kształt charakterystyki U/f, częstotliwość robocza, poziom zabezpieczenia I 2 t, sprawności w różnych relacjach i stanach, sprawności hamulca energoelektronicznego, parametrów przejścia od stanu zatrzymanego do ruchu (Schneider Electric, 2005), możliwości odzysku energii. Dla silników DC: poziom ograniczenia prądu twornika,

napięcie na uzwojeniu wzbudzenia, napięcie i prąd twornika przy napędzaniu i hamowaniu, nastawa współczynnika wzmocnienia i czasu całkowania regulatora PI prędkości obrotowej, sprawność napędu, moc czynna i bierna po stronie pierwotnej. Przed podjęciem prac nad koncepcją budowy stanowiska przeprowadzona została analiza norm dotyczących prowadzenia pomiaru charakterystyk maszyn elektrycznych. Uwarunkowują one sposoby badań maszyn elektrycznych, jak również precyzują niektóre metody pomiaru, nie opisują one jednak precyzyjnie wszystkich uwarunkowań dotyczących sposobu ich prowadzenia, umożliwiając tym samym prowadzenie badań w odmienny od tradycyjnego sposób. 1.3. Teza pracy Możliwe jest kompleksowe zbadanie przy zastosowaniu opisywanego stanowiska charakterystyk napędu energoelektronicznego prądu stałego i przemiennego oraz wpływu na nie parametrów konfiguracyjnych przemiennika lub przekształtnika w zakresie: przebiegu momentu obrotowego dla całej rozpiętości prędkości obrotowej, jak również dla zatrzymanego wału silnika, parametrów zasilania po stronie pierwotnej (prąd, napięcie, cos φ) w obwodzie pośrednim dla przemienników AC/AC (napięcie, funkcjonowanie hamulca elektronicznego), parametrów dynamicznych (rozpędzanie, hamowanie, zatrzymanie, utrzymywanie stałej prędkości obrotowej) przy zadanym momencie bezwładności napędzanej maszyny oraz momencie oporowym o stałej i zmiennej wartości, parametrów pracy przerywacza hamulca (choppera) dla przemienników AC/AC. 1.4. Układ pracy W pracy przedstawiono stanowisko skonstruowane przez Autora, służące do wyznaczania charakterystyk mechanicznych silników elektrycznych prądu stałego i przemiennego zasilanych bezpośrednio z sieci, jak również za pomocą przemienników i przekształtników energoelektronicznych. Opisano dawne, historyczne metody pomiaru, oraz współczesne, oparte na zelektronizowanych i skomputeryzowanych stanowiskach pomiarowych. Szczegółowo opisano skonstruowane przez Autora wyposażenie stanowiska do kompleksowych pomiarów charakterystyk, wyposażonego w unikalny hamulec hydrauliczny zawieszony bezpośrednio na osi silnika badanego, jak również koło zamachowe do badania charakterystyk dynamicznych oraz zestaw do badania napędu przy małych prędkościach obrotowych i nieruchomym wale silnika. Przedstawiono potrzeby pomiarowe dotyczące napędów energoelektronicznych, techniki i sposoby, jak również cel pomiaru prądów, napięć, współczynnika mocy, mocy czynnej, biernej i pozornej oraz sprawności w różnych relacjach w celu badania wpływu na nie parametrów konfiguracyjnych przemiennika lub przekształtnika. Porównano wskazania i wyniki pomiarów ze stanowiskiem profesjonalnym firmy Lucas Nulle (Niemcy),

opisano zastosowania dydaktyczne i badawcze. Odniesiono proponowany sposób prowadzenia pomiaru charakterystyk do dydaktyki wskazując wyższość prowadzenia procesu dydaktycznego za pomocą metod, stanowisk i sposobów o niższym stopniu symulacji nad wysoko symulowanymi, wykonującymi automatycznie kompleksowe pomiary, przy mniejszym jednak udziale ucznia/studenta, którego uwaga jest skupiona na obsłudze systemu, mniej zaś na prowadzeniu pomiaru i rozumieniu zjawisk zachodzących na stanowisku. 2. Dotychczasowe metody pomiaru momentu obrotowego Od czasu powstania pierwszych silników pojawiła się potrzeba pomiaru parametrów je charakteryzujących, mogących służyć do porównania ich między sobą, jak również odnieść ich zdolności napędowe do ludzi i zwierząt. Jako jeden z pierwszych mierzony był moment obrotowy. Dostępne hamulce były prostej konstrukcji (Rys. 2.1). Umożliwiały one tylko ograniczony pomiar momentu obrotowego. W miarę rozwoju napędów powstawały różne konstrukcje hamulców, które stanowiły jednakże tylko rozwinięcie pierwotnej koncepcji i nie pozwalały na pomiar parametrów typowych dla szybko rozwijających się napędów energoelektronicznych (Rys. 2.2). Rys. 2.1 Hamulec Prony rysunek historyczny i współczesny.

Rys. 2.2 Hamulec cierny taśmowy W zaawansowanych technologicznie pracowniach i laboratoriach stosuje się obecnie całkowicie zautomatyzowane stanowiska pomiarowe (Rys. 2.3). Nie umożliwiają one jednak poznanie przez ucznia lub studenta specyfiki pomiaru charakterystyk z powodu skupienia uwagi na obsłudze stanowiska, a nie na zachodzących zjawiskach i procesach. Rys. 2.3 Zautomatyzowane stanowisko pomiarowe 3. Potrzeby pomiarowe w odniesieniu do napędów energoelektronicznych, stanowisko pomiarowe Współczesne napędy energoelektroniczne, charakteryzujące się dużą liczbą parametrów konfiguracyjnych mających wpływ na ich parametry ruchowe (moment obrotowy, prędkość obrotowa, moment hamowania ruchu i w bezruchu, kształt rampy i inne) wymagają rozszerzonych badań, prowadzonych na odmiennych stanowiskach badawczych w stosunku do klasycznych napędów elektrycznych. Badania takie stosowane są w dydaktyce na poziomie technicznych szkól średnich i wyższych oraz kursach mających na celu kształcenie kadr konstrukcyjnych, dozorowych, montażowych i serwisowych, jak również w zapleczu badawczo rozwojowym techniki napędowej. Praca przedstawia potrzeby pomiarowe napę-

dów diametralnie różne od możliwych do pomiaru przy użyciu prostych hamulców w odniesieniu do: przemienników skalarnych i wektorowych AC/AC, przekształtników AC/DC, w zakresie: pomiaru charakterystyki mechanicznej, pomiaru zdolności napędu elektrycznego do rozpędzenia i hamowania maszyny roboczej, pomiaru momentu hamowania zatrzymanego wału silnika, pomiaru charakterystyki przejścia napędu ze stanu zatrzymanego do ruchu, pomiaru funkcjonowania regulatora PI prędkości obrotowej, pomiaru parametrów elektrycznych przemienników i przekształtników, pomiaru parametrów sieci zasilającej. Stanowisko pomiarowe Stanowisko pomiarowe przedstawia Rys. 3.1. 1 6 3 5 4 2 Rys. 3.1 Stanowisko pomiarowe Stanowisko konstrukcji Autora składa się z następujących elementów: Płyta z przekształtnikiem AC/DC (1), silnik prądu stałego z zamontowanym kołem zamachowym (2), obok kompletne stanowisko do badania napędów AC (3) z przemiennikiem skalarnym (4) i wektorowym (5) oraz silnikiem asynchronicznym klatkowym (6) zamontowane na stanowisku mobilnym. Podstawowym elementem stanowiska jest hamulec hydrauliczny (Rys. 3.2).

Rys. 3.2 Hamulec hydrauliczny konstrukcji Autora W skład stanowiska wchodzą ponadto: mierniki cyfrowe i analogowe, oscyloskop cyfrowy, wzmacniacz separujący, tachometr optyczno stykowy, filtry sieciowe, licznik energii elektrycznej, miernik parametrów sieci, bęben linowy, obciążniki wodne, waga laboratoryjna, zestaw narzędzi. 4. Przeprowadzone pomiary Pomiary poprzedzono wykonaniem obliczeń podstawowych parametrów elektrycznych i mechanicznych, jak również geometrii zbiornika oleju w celu wyznaczenia zmienności położenia jego środka ciężkości. Przeprowadzono również symulację rozpędzania koła zamachowego za pomocą programu Matlab. Pomiary napędu AC/AC skalarnego i wektorowego przeprowadzono w zakresie: pomiar charakterystyki mechanicznej M = f(n) z jednoczesnym pomiarem prądu pobieranego z sieci, prądu silnika i cos φ po stronie zasilania oraz mocy czynnej pobieranej z sieci, pomiar charakterystyk rozpędzania i hamowania koła zamachowego prowadzony dla różnych wartości podniesienia Umin, z i bez hamulca energoelektronicznego, jak również z i bez funkcji autoboost, pomiar charakterystyk hamowania koła zamachowego za pomocą hamowania GSB, pomiar charakterystyk przejścia ruch bezruch napęd - hamowanie, pomiar momentu hamowania GSB nieruchomego wału silnika, pomiar momentu obrotowego dla małych prędkości (f=1hz), pomiar wielkości elektrycznych po stronie pierwotnej, wtórnej i w gałęzi pośredniej (napięcia, prądy, cos φ). Dla przykładu na Rys. 4.1 przedstawiono uzyskaną na stanowisku konstrukcji Autora chrakterystykę M = f(n) silnika asynchronicznego zasilanego z przemiennika przy częstotliwości f = 50 Hz. Wykres przedstaia także przebiegi prądu silnika i prądu pobieranego z sieci.

Rys. 4.1 Wybrane charakterystyki uzyskane na stanowisku. Dokonano także pomiarów napięć i prądów silnika za pomocą oscyloskopu cyfrowego. Wybrany wynik pomiaru przedstawia Rys. 4.2. Rys. 4.2 Przebieg napięcia na uzwojeniach silnika podczas pracy przy częstotliwości 50 Hz bez obciążenia. Pomiary napędu AC/DC przeprowadzono w zakresie: pomiar charakterystyki mechanicznej M = f(n) z jednoczesnym pomiarem prądu pobieranego z sieci, prądu silnika i cos φ po stronie zasilania oraz mocy czynnej pobieranej z sieci, pomiar charakterystyk rozpędzania i hamowania koła zamachowego, pomiar momentu obrotowego dla małych prędkości (n = 65 obr/min), pomiar funkcjonowania regulatora PI prędkości obrotowej silnika, pomiar wielkości elektrycznych po stronie pierwotnej i wtórnej (napięcia, prądy, cos φ).

Wybrane charakterystyki przedstawiają Rys. 4.3, 4.4, 4.5. Rys. 4.3 Charakterystyka silnika zasilanego z przekształtnika Rectivar 4, przebiegi momentu obrotowego, prądów silnika i sieci. Rys. 4.4 Moment obrotowy silnika przy małych prędkościach obrotowych.

Rys. 4.5 Charakterystyka sprawności układu silnik - przemiennik podczas wyznaczania charakterystyki mechanicznej dla częstotliwości f = 40 Hz i podniesienia Umin = 0 %. Wszystkie prowadzone pomiary wykazały pełną przydatność stanowiska do badań w założonym zakresie. Przeprowadzono także badania porównawcze na zautomatyzowanym stanowisku firmy Lucas Nulle uzyskując pełną zgodność wyników. 5. Niepewność pomiarów prowadzonych na stanowisku Określono niepewność pomiaru w następujących sytuacjach ruchowych: Niepewność kąta wychylenia hamulca przy zadanym momencie obrotowym Określono składniki niepewności pomiarowej: u 1 - niepewność od masy ciężarka wiszącego na cięgnie, u 2 - niepewność od promienia koła, na którym jest nawinięta linka ciężarka, u 3 niepewność od masy układu bez oleju, u 4 niepewność od położenia środka masy pustego układu, u 5 niepewność od masy oleju, u 6 - niepewność od rozkładu masy oleju przy pracującym hamulcu, (zmienne położenie środka ciężkości oleju) (rozszerzalność cieplna oleju, pienienie się), u 7 niepewność pochodząca od zmiennego położenia środka masy oleju w stosunku do środka masy układu. Po wykonaniu obliczeń otrzymano niepewność całkowitą obliczeniowego kąta wychylenia hamulca hydraulicznego, która wynosi α = 0,10455 +0,00035 0,00035 [rad]. (5.1) Niepewność pomiaru momentu obrotowego związana ze zmiennym położeniem środka ciężkości oleju Po wykonano obliczeń otrzymano niepewność całkowitą obliczeniowego kąta wychylenia hamulca hydraulicznego:

α = 0,10455 +0,00049 0,00049 [rad]. (5.2) Niepewność pomiaru parametrów dynamicznych silnika dla koła zamachowego Obliczono niepewność pomiaru czasu rozpędzania i hamowania koła zamachowego oraz średniego momentu hamowania biorąc pod uwagę jego geometrię i różne sposoby pomiaru czasu. Wzięto pod uwagę następujące składniki niepewności: niepewność pomiaru masy poszczególnych części koła, niepewność pomiaru średnic poszczególnych części koła, niepewność pomiaru czasu. Po wykonaniu obliczeń otrzymano niepewność całkowitą obliczeniowego średniego momentu hamowania koła zamachowego: M śr = 1,340 +0,028 0,028 [Nm]. (5.3) Niepewność pomiaru parametrów silnika przy pracy z niewielką prędkością obrotową Składnikami niepewności w tym przypadku są: niepewność pomiaru średnicy bębna linowego, niepewność pomiaru grubości taśmy, na której wieszano obciążniki, przyjęto założenie, że cięgno to nie posiada masy, niepewność pomiaru masy obciążnika. Obliczona wartość niepewności pomiaru momentu wynosi: M = 0,22117 +0,00048 0,00048 [Nm]. (5.4) Niepewności te są bardzo niewielkie, co umożliwia zastosowanie stanowiska do prowadzenia pomiarów o wystarczającej dokładności we wszystkich praktycznie zastosowaniach dydaktycznych i przemysłowych. Porównanie wskazań ze stanowiskiem firmy Lucas Nulle Nałożono na siebie wykresy charakterystyk mechanicznych silnika przy takich samych warunkach zasilania i obciążenia. Wyniki przedstawia Rys. 5.1. Maksymalny błąd pomiaru, określony dla obu stanowisk (tj. na skrajnie trudnej do pomiaru stromej części charakterystyki roboczej) wynosi 0,1 Nm, wynika on przy tym z nieco odmiennego sposobu rejestracji wyników.

Rys. 5.1 Charakterystyki silnika uzyskane na stanowisku Autora (Hydrauliczny) i firmy Lucas Nulle (LN) Pozostałe parametry są niemożliwe do porównania, ponieważ stanowisko firmy Lucas Nulle nie umożliwia pomiaru czasów rozpędzania i hamowania koła zamachowego, jak również pracy przy małych prędkościach obrotowych, w tym w szczególności przejścia: ruch hamowanie stop w górę i w dół. 6. Wnioski końcowe Jak wynika z przeprowadzonych badań oraz porównania z innymi sposobami prowadzenia pomiarów charakterystyk silników elektrycznych, opisane stanowisko umożliwia kompleksowe prowadzenie pomiaru charakterystyk silników elektrycznych prądu stałego i przemiennego, w tym w szczególności zasilanych z energoelektronicznych urządzeń zasilających w zakresie: Charakterystyk M = f(n) dla różnych konfiguracji przemiennika lub przekształtnika rozdziały 8,9 i 10, Charakterystyk rozpędzania i hamowania maszyn roboczych rozdziały 8,9 i 10, Charakterystyk hamowania GSB rozdział 8, Charakterystyk M = f(u min, autoboost) dla pracy z małą prędkością obrotową rozdział 8, Charakterystyk przejściowych napęd hamowanie bezruch napęd, napęd w lewo napęd w prawo rozdział 8, Charakterystyk prądu, napięć, mocy czynnej, biernej, pozornej we wzajemnych relacjach dla różnych stanów pracy rozdziały 8,9,10 i 11. W celu pokazania własności stanowiska w pracy przedstawiono wyniki dla następujących przypadków:

1. Silnik klatkowy zasilany z przemiennika skalarnego AC/AC. Przeprowadzono pełne badania napędu z silnikiem asynchronicznym klatkowym zasilanym z przemiennika skalarnego Lumel RN 8202E określając charakterystyki we wszystkich stanach jego pracy z wyjątkiem obciążenia momentem o zmiennej cyklicznie wartości, występującym np. w napędzie sprężarek tłokowych, szczególnie o małej ilości cylindrów 2. Silnik klatkowy zasilany z przemiennika wektorowego AC/AC. Podczas badań napędu z silnikiem asynchronicznym klatkowym zasilanym z przemiennika wektorowego Eurotherm 650V, określono jego parametry w zastosowaniach napędowych jak w p. 9, wskazano różnice w możliwościach i własnościach napędowych w odniesieniu do przemiennika skalarnego. 3. Silnik prądu stałego zasilany z przekształtnika AC/DC. Badano pracę napędu prądu stałego z czterokwadrantowym przekształtnikiem Rectivar 4, dokonując pomiaru charakterystyki mechanicznej, pracy regulatora PI, zdolności do rozpędzania i hamowania koła zamachowego oraz pracy z mała prędkością obrotową przy dodatnim i ujemnym momencie obciążającym. 4. Przemienniki AC/AC i przekształtniki AC/DC. Wykazano, że za pomocą stanowiska możliwe jest zmierzenie ważnych w technice napędowej parametrów elektrycznych napędu w każdym z opisywanych jego zastosowań, mianowicie mocy czynnej, biernej i pozornej, cos φ w różnych stanach pracy, jak również sprawności odniesionej do mocy pobieranej z sieci, poboru energii w różnych konfiguracjach, w tym podczas hamowania koła zamachowego, podczas którego prąd pobierany z sieci dąży do zera. Badano przebiegi napięcia w obwodzie pośrednim przemiennika podczas napędzania i hamowania wykazując rolę przerywacza hamowania tzw. choppera. 5. Stanowisko firmy Lucas Nulle. Poprzez porównanie ze specjalistycznym stanowiskiem firmy Lucas Nulle wykazano, że charakterystyki napędu, w tym szczególnie charakterystyka mechaniczna, jest niemalże identyczna z otrzymaną na stanowisku skonstruowanym przez Autora. Pozostałe parametry są niemożliwe do porównania, ponieważ stanowisko firmy Lucas Nulle nie umożliwia pomiaru czasów rozpędzania i hamowania koła zamachowego, jak również pracy przy małych prędkościach obrotowych, w tym w szczególności przejścia: ruch hamowanie stop w górę i w dół. Określono także niepewność pomiarową dla poszczególnych elementów stanowiska, w tym w szczególności dla hamulca hydraulicznego, posiadającego wiele zmieniających się parametrów mających wpływ na końcowy wynik pomiaru momentu obrotowego. Z dydaktycznego i badawczego punktu widzenia stanowisko umożliwia praktyczne poznanie wszystkich parametrów przemienników i przekształtników oraz ich wpływu na pracę napędu. Zastosowane sposoby przeprowadzenia pomiarów wypełniają lukę w dydaktyce, jaka istnieje pomiędzy dawnymi, klasycznymi technikami pomiarowymi stosowanymi do badania napędów, a zautomatyzowanymi stanowiskami, które pozwalają na kompleksowe badania napędu w zakresie wszystkich parametrów. Automatyzacja stanowisk powoduje, że uczeń / student podczas tych badań nie ma bezpośredniego wpływu na ich przebieg jest prowadzony za rękę przez sterujący stanowiskiem system, a co za tym idzie, nie nabywa

umiejętności wielokierunkowej analizy wpływu poszczególnych parametrów na charakterystykę silnika. Opisywane stanowisko wypełnia tę lukę, ćwiczący poprzez bezpośredni wpływ na jego pracę nabywają umiejętności analizy wpływu poszczególnych parametrów, co pozwala na lepsze zrozumienie i utrwalenie wielu zależności. Pozwala to na pełne zrozumienie przez ucznia/studenta procesu konfiguracji napędów energoelektronicznych oraz wykształcenie umiejętności doboru parametrów napędu podczas prac związanych z uruchamianiem bądź naprawą układów napędowych. Dodatkową zaletą opisanego rozwiązania jest prosta budowa poszczególnych elementów, pozwalająca na bezpośrednią obserwację zachodzących procesów. 7. Publikacje i osiągnięcia Autora Wykształcenie: Politechnika Wrocławska we Wrocławiu, Wydział Mechaniczny, kierunek technologiczny, specjalność: obrabiarki, urządzenia wytwórcze i procesy technologiczne. Wrocław 1980r. Praca końcowa:,,wpływ amplitudy i częstotliwości drgań narzędzia na zużycie ostrza w skrawaniu wibracyjnym z drganiami w kierunku promienia przedmiotu obrabianego Egzamin końcowy ocena bardzo dobry opiekun naukowy: dr inż. Bronisław Choroszy tytuł: mgr inż. mechanik Wykształcenie uzupełniające: 1994-1995 studia podyplomowe Uniwersytet Wrocławski w zakresie informatyki, 1999 drugi stopień specjalizacji zawodowej w zakresie nauczania przedmiotów mechanicznych, 30.08.2011 stopień nauczyciela dyplomowanego, 1999-2000 studia podyplomowe - Wałbrzyska Wyższa Szkoła Zarządzania i Przedsiębiorczości: Zarządzanie w Oświacie, 2000-2001 studia podyplomowe -Wałbrzyska Wyższa Szkoła Zarządzania i Przedsiębiorczości: Diagnostyka Edukacyjna, 2003-2004 studia podyplomowe -Wałbrzyska Wyższa Szkoła Zarządzania i Przedsiębiorczości: Pedagogika, 2008-2009 Uniwersytet Warszawski kurs w wymiarze 120 godz. dydaktycznych - Konstruowanie zadań egzaminacyjnych, Statystyka w dydaktyce, 2008-2012 studia doktoranckie - Politechnika Śląska, Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki, kierunek Automatyka i Robotyka, 2014-2015 studia podyplomowe -Wałbrzyska Wyższa Szkoła Zarządzania i Przedsiębiorczości: Energetyka Odnawialna. Publikacje: 1. Ryszard Janas Wykonanie krzywek sterujących do automatów tokarskich wzdłużnych Przegląd Mechaniczny 06-1984, str. 23 25,

2. Ryszard Janas, Marek Gerlach Automatyka podręcznik do Liceum Technicznego, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 1998, 3. Ryszard Janas Zastosowanie pompy hydraulicznej i koła zamachowego do wyznaczania charakterystyk silników elektrycznych PAR 09-2009, str. 5 10, 4. Ryszard Janas Adaptacyjna regulacja temperatury w piecu do wypału płytek ceramicznych PAR 09-2013, str. 108 115. 5. Ryszard Janas Dobór parametrów napędów energoelektronicznych General and Professional Education 02-2014, str. 23 35. Udział w konferencjach i sympozjach: 1. Ryszard Janas, Szacowanie niepewności przy pomiarach momentu obrotowego silników elektrycznych za pomocą hamulca hydraulicznego, Sympozjum Niepewność pomiarów Świnoujście 2010, 2. Ryszard Janas, Niepewność pomiaru temperatury środowiska dynamicznego czujnikiem o określonej stałej czasowej, Sympozjum Niepewność pomiarów Świnoujście 2011. 3. Udział w Sympozjum Niepewność pomiarów w Świnoujściu w latach 2007 2013. Wykaz pozostałych działań i osiągnięć: 1. Praca w Zespole Szkół Politechnicznych Energetyk w Wałbrzychu Al. Wyzwolenia 5 od 1 stycznia 1989r. na stanowisku nauczyciela przedmiotów zawodowych, kierownika szkolenia praktycznego, kierownika laboratorium, wicedyrektora., dyrektora. Prowadzenie zajęć dydaktycznych w pracowni automatyki i robotyki w zakresie: sterowników programowalnych, układów regulacji automatycznej, robotyki i mechatroniki. Zaprojektowanie od podstaw w 1993 r. jednej z pierwszych w kraju na poziomie szkoły średniej pracowni automatyki wyposażonej w: Sterowniki programowalne (PLC) pracujące w sieci Unitelway wraz z pulpitami symulacyjnymi i obiektami własnej konstrukcji (obiekty inercyjne, model dźwigu osobowego, model pralki automatycznej, model pomieszczenia, model układu chłodzącego), Napędy energoelektroniczne prądu stałego i przemiennego składające się z silników elektrycznych, przemienników częstotliwości skalarnych i wektorowych, przekształtników zasilających, hamulców energoelektronicznych, hamulca hydraulicznego, koła zamachowego, bloku linowego z obciążnikiem, Stanowiska z regulatorami dwupołożeniowymi, PID, PID + Fuzzy Logic, z systemem transferu danych do komputera za pomocą sieci RS 485, Robot IRP-6 z chwytakiem pneumatycznym i pisakiem. 2. Uruchomienie pierwszego w byłym województwie wałbrzyskim węzła internetowego na potrzeby szkoły i pracodawców w 1995 roku. 3. Praca w Dolnośląskim Centrum Informacji Zawodowej i Doskonalenia Nauczycieli w Wałbrzychu od 1.09.1995 na stanowisku konsultanta w zakresie przedmiotów zawodowych organizacja, współorganizacja i prowadzenie rocznie około 100 godzin spotkań, seminariów i kursów z zakresu merytoryki i dydaktyki, w tym w szczególności: Organizacja kształcenia zawodowego w szkołach niemieckich wyjazd studyjny Papenburg 2003 4 dni, Osterode 2004 4 dni,

Seminarium szkoleniowe Proces kształcenia zawodowego prowadzony we współpracy z pracodawcami na przykładzie krajów Unii Europejskiej, organizator Ministerstwo Szkolnictwa Czeskiego w Telczu, 16-20 październik 2007, Seminarium szkoleniowe Sterowanie inżynierią procesową, prowadzone w firmie GUNT w Hamburgu, trzydniowe 2008, Seminarium szkoleniowe Robotino - nowa generacja robotów edukacyjnych, prowadzone w firmie FESTO w Esslingen (Niemcy), pięciodniowe 2008, Seminarium szkoleniowe Napędy przekształtnikowe, prowadzone w firmie Lucas Nulle w Kerpen (Niemcy), jednodniowe 2008, Europejska Ścieżka Kształcenia Europass- Mobilność Oprogramowanie obrabiarek CNC, Budapest Uniwersity of Technology and Economics, Węgry, 5-11 października 2008, Konferencja Energetyka jądrowa Dukowany (Czechy), dwudniowa 2009 r. 4. Praca w Zespole Programowym ds. Liceum Technicznego, opracowanie w zespole programów nauczania dla profili: elektryczno energetycznego oraz mechatroniczno elektronicznego 1993 1996. 5. Opracowanie samodzielne kompletnego programu nauczania dla szkoły policealnej w zawodzie technik energoelektronik 1998. 6. Napisanie 50% podręcznika dla Liceum Technicznego Automatyka wydanego przez Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne w 1998 roku. 7. Praca w komisjach ds. awansu zawodowego nauczycieli w ramach pełnienia funkcji eksperta ds. awansu zawodowego 2002 2010. 8. Praca w roli eksperta ds. wyposażenia technodydaktycznego w branży mechatroniczno elektronicznej w realizowanym przez Urząd Marszałkowski we Wrocławiu w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Projekcie Modernizacja Centrów Kształcenia Zawodowego na Dolnym Śląsku. Wartość projektu 70 mln PLN [2007 2013]. Współautorstwo w/w projektu. 9. Praca w roli eksperta ds. wyposażenia technodydaktycznego w branży mechanicznej i elektryczno energetycznej w realizowanym przez Urząd Marszałkowski we Wrocławiu w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki Projekcie Modernizacja Kształcenia Zawodowego na Dolnym Śląsku. Wartość projektu 140 mln PLN [2007 2013]. 10. Praca w roli autora i recenzenta zadań dla potrzeb egzaminu potwierdzającego kwalifikacje zawodowe w zawodach branży mechanicznej, mechatronicznej, elektrycznej i elektronicznej [2010 2014] 11. Wykonanie na zlecenie Ministerstwa Edukacji Narodowej recenzji 4 podręczników do kształcenia zawodowego [2015 2016]: Przygotowanie konwencjonalnych obrabiarek skrawających do obróbki, Wykonywanie obróbki na konwencjonalnych obrabiarkach skrawających, Przygotowanie obrabiarek sterowanych numerycznie do obróbki, Wykonywanie obróbki na obrabiarkach sterowanych numerycznie, Autorstwa J. Figurskiego i J. Popisa, będących w trakcie procesu wydawniczego, planowanych do wydania w roku 2016 przez Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne.