- Nazwa przedmiotu:
- Napędy urządzeń mechatronicznych
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Jakub Wierciak, dr inż. Maciej Bodnicki
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- NUM
- Semestr nominalny:
- 6 / rok ak. 2017/2018
- Liczba punktów ECTS:
- 5
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- Wykład: 12h,
Projektowanie 10h,
Laboratorium: 12h,
Konsultacje: 5h,
Zapoznanie z literaturą i przygotowanie do sprawdzianów z wykładu: 15h,
Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych: 15h,
Opracowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych: 20h,
Obliczenia i opracowanie konstrukcji, wykonanie dokumentacji konstrukcyjnej 40h,
RAZEM 125h (5 ECTS).
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- Wykład: 12h,
Projektowanie 10h,
Laboratorium: 12h,
Konsultacje: 5h,
RAZEM 40h (1,5 ECTS).
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- Projektowanie 10h,
Laboratorium: 12h,
Konsultacje: 5h,
Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych: 15h,
Opracowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych: 20h,
Obliczenia i opracowanie konstrukcji, wykonanie dokumentacji konstrukcyjnej 40h,
RAZEM 102h (4 ECTS).
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład180h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium180h
- Projekt150h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Wymagana jest znajomość wybranych zagadnień z zakresu podstaw konstrukcji urządzeń precyzyjnych, podstaw elektrotechniki i elektroniki.
- Limit liczby studentów:
- 20
- Cel przedmiotu:
- Zapoznanie studentów z podstawowymi rodzajami napędów elektrycznych stosowanych w urządzeniach mechatronicznych, zasadami ich doboru na podstawie danych katalogowych oraz metodami wyznaczania ich charakterystyk funkcjonalnych i cieplnych.
- Treści kształcenia:
- Wykład:
Elektryczne układy napędowe urządzeń mechatronicznych – wprowadzenie. Struktura i rodzaje elektrycznych układów napędowych w aspekcie realizowanych funkcji: układy pozycjonujące, układy o pracy ciągłej, układy siłowe.
Elektromagnesy prądu stałego.
Elektromagnesy: odmiany konstrukcyjne, charakterystyki i zastosowania. Bilans energii i sprawność układu elektromechanicznego. Wpływ parametrów zasilania i obciążenia elektromagnesu na działanie napędu. Zjawiska towarzyszące wyłączaniu elektromagnesów i metody wpływania na przebieg tych zjawisk.
Napędy z silnikami skokowymi.
Silniki skokowe: charakterystyki, odmiany konstrukcyjne i typowe zastosowania. Układ elektromechaniczny z silnikiem skokowym, sterowniki i algorytmy komutacji, zasilanie silników skokowych. Komutacja pełnoskokowa i mikroskokowa. Rodzaje pracy silników skokowych: statyczna, quasistatyczma, kinematyczna i dynamiczna oraz odpowiadające im charakterystyki: kątowa momentu synchronizującego, odpowiedź skokowa, charakterystyki graniczne. Metody tłumienia drgań.
Napędy z mikrosilnikami prądu stałego.
Mikrosilniki prądu stałego: zasada działania, podstawowe charakterystyki funkcjonalne: statyczne i dynamiczne. Odmiany konstrukcyjne i ich zastosowania. Wybrane charakterystyki niezawodnościowe. Profile prędkości przy pozycjonowaniu z użyciem silnika prądu stałego. Przebiegi prądu sterującego.
Projektowanie:
Dobór elektromagnesu do układu wykonawczego
Dobór silnika skokowego do pracy w obszarze rozruchowym
Dobór mikrosilnika prądu stałego z przekładnią do pracy w warunkach ustalonych
Dobór mikrosilnika prądu stałego do układu pozycjonującego
Laboratorium:
Wyznaczanie statycznych charakterystyk elektromagnesów prądu stałego
Badanie statycznych charakterystyk silnika skokowego
Wyznaczanie obciążeniowych charakterystyk mikrosilnika prądu stałego
Badanie dynamicznych właściwości mikrosilników elektrycznych
- Metody oceny:
- brak
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- Acarnley P. P.: Stepping Motors: a guide to modern theory and practice. Peter Peregrinus Ltd. New York, 1982.
Hering M.: Termokinetyka dla elektryków. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 1980.
Jaszczuk W., Wierciak J., Bodnicki M.: Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych. Ćwiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa, 2000.
Kenjo T., Nagamori C.: Dvigateli postojannogo toka s postojannymi magnitami. Énergoatomizdat. Moskva, 1989.
Owczarek J. i in.: Elektryczne maszynowe elementy automatyki. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1983
Sochocki R.: Mikromaszyny elektryczne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1996.
Wróbel T.: Silniki skokowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1993.
Praca zbiorowa pod red. W. Oleksiuka: Konstrukcja przyrządów i urządzeń precyzyjnych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 1996.
Praca zbiorowa pod redakcją W. Jaszczuka: Mikrosilniki elektryczne. Badanie właściwości statycznych i dynamicznych. Państwowe Wydawnictwo Naukowe. Warszawa, 1991.
API Portescap. Miniature High Performance Motors & Peripheral Components for Motion Solutions. Katalog, 1999.
Danaher Motion. Portescap Specialty Motors. Katalog mikrosilników, miniaturowych przekładni i enkoderów. April 2005 (www.DanaherMotion.com)
BÜHLER: Product Range: DC PM Motors; DC PM Gearmotors: Actuators and Special Drives. Buehler Motor GmbH. D-90459 Nuernberg. (www.buehlermotor.de)
FAULHABER: Miniature Drive Systems. Faulhaber Group. D-71101 Schönaich (www.faulhaber.de)
HARTING: Elektromagnete. Harting Elektronik GmbH. D-4992 Espelkamp
MAXON. Programm 05/06. Katalog mikrosilników. Maxon Motor AG, CH-6072 Sachseln (www.maxonmotor.com)
MIKROMA. Katalog mikromaszyn elektrycznych. (www.mikroma.com)
MINIMOTOR. Technologies driving the future. Miniature drive systems. Katalog podzespołów napędowych. (www.minimotor.ch)
PORTESCAP: Product selector and engineering guide. Version 2.0. Katalog silników na płycie CD; (www.DanaherMotion.com)
THOMSON AIRPAX MECHATRONICS: Product selector and engineering guide. Katalog silników na płycie CD; (www.thomsonmotors.com)
- Witryna www przedmiotu:
- brak
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt NUM_W01
- Zna podstawowe rodzaje napędów wykorzystywanych w urządzeniach mechatronicznych, w szczególności napędów elektrycznych.
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W14
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W03
- Efekt NUM_W02
- Zna podstawowe charakterystyki funkcjonalne napędów elektrycznych stosowanych w urządzeniach mechatronicznych
Weryfikacja: Kolokwium zaliczające
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W14
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W03
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt NUM_U01
- Potrafi zestwić aparaturę laboratoryjną i przeprowadzić badania zgodnie z zadanym programem
Weryfikacja: Wykonanie ćwiczenia laboratoryjnego
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U10
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09
- Efekt NUM_U02
- Potrafi opracować wyniki przeprowadzonych badań i przedstawić je zgodnie z zasadami metrologii
Weryfikacja: Sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U11
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U02, T1A_U08, T1A_U09
- Efekt NUM_U03
- Potrafi poprawnie interpretować dane katalogowe elektrycznych urządzeń napędowych
Weryfikacja: Sprawozdania z ćwiczeń projektowych
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U01
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U01
- Efekt NUM_U04
- Umie prawidłowo dobierać napędy elektryczne: prądu stałego, skokowe i elektromagnetyczne do zastosowań statycznych i dynamicznych
Weryfikacja: Sprawozdania z ćwiczeń projektowych, praca dyplomowa
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U04, K_U21
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U01, T1A_U03, T1A_U04, T1A_U06, T1A_U12, T1A_U15
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt NUM_K01
- Potrafi dokonać podziału zadań w ramach zespołu prowadzącego badania laboratoryjne
Weryfikacja: Przebieg ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe:
K_K04
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_K03, T1A_K04, T1A_K05