Nazwa przedmiotu:
Napędy elektromechaniczne urządzeń mechatronicznych 1
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Jakub Wierciak, adiunkt
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
NM-1
Semestr nominalny:
5 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
1
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów kształcenia:
1) Liczba godzin bezpośrednich- 17: udział w wykładzie 15 godzin, konsultacje 1 godz., egzamin – 1 godz. 2) Praca własna studenta: studia lieraturowe, przygotowanie do egzaminu 10 godzin, RAZEM: 27 godzin = 1 ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
0,5 punktu ECTS - Liczba godzin bezpośrednich- 17: udział w wykładzie 15 godzin, konsultacje 1 godz., egzamin – 1 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
-
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Wymagana jest znajomość wybranych zagadnień z zakresu podstaw konstrukcji urządzeń precyzyjnych, podstaw elektrotechniki i elektroniki.
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Poznanie budowy i zasad działania elektromechanicznych napędów urządzeń precyzyjnych. Poznanie podstawowych parametrów i charakterystyk funkcjonalnych tych napędów decydujących o ich przydatności do określonych zastosowań.
Treści kształcenia:
Napędy urządzeń mechatronicznych – ich podstawowe charakterystyki i obszary zastosowań. Struktura i rodzaje elektrycznych układów napędowych w aspekcie realizowanych funkcji: układy pozycjonujące, układy o pracy ciągłej, układy siłowe. Układy napędowe z mikrosilnikami prądu stałego. Silniki prądu stałego: klasyczna konstrukcja i zasada działania. Przetwarzanie energii w silniku prądu stałego: stała momentu i stała napięcia. Odmiany konstrukcyjne silników prądu stałego: z komutacją stykową i bezstykową. Silniki z wirnikiem bezrdzeniowym. Typowe zastosowania każdej z odmian konstrukcyjnych. Matematyczne modele silników prądu stałego: statyczny i dynamiczny. Charakterystyki obciążeniowe. Pozycjonowanie z użyciem silników prądu stałego. Napędy z elektromagnesami prądu stałego. Wyprowadzenie wzoru na siłę przyciągania elektromagnesu. Odmiany konstrukcyjne elektromagnesów i ich zastosowania. Elektromagnesy nurnikowe i klapkowe. Analiza działania układu napędzanego elektromagnesem prądu stałego na podstawie czasowych przebiegów ruchu zwory i prądu. 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. Zasada działania silników skokowych. Konstrukcyjne odmiany silników skokowych: reluktancyjne, z magnesami trwałymi, hybrydowe. Budowa układu zasilania silników skokowych. Rodzaje komutacji: symetryczna i niesymetryczna, stało biegunowa i przemienno biegunowa. Sterowanie mikroskokowe. Rodzaje pracy silników skokowych: statyczna, quasistatyczna, kinematyczna, przyspieszona i opisujące je charakterystyki. Odpowiedź skokowa silnika. Metody tłumienia drgań wirnika. Charakterystyki graniczne: rozruchowa i pracy. Układy zasilania silników skokowych. Kluczowanie napięcia. Praca dynamiczna w otwartym układzie sterowania i ze sprzężeniem zwrotnym. Zastosowania napędów z silnikami skokowymi. Napędy z silnikami prądu przemiennego. Silniki komutatorowe: budowa, charakterystyki i zastosowania. Silniki indukcyjne trójfazowe i jednofazowe. Silniki z kondensatorem rozruchowym i pracy. Pomocnicze uzwojenie zwarte. Charakterystyki silników indukcyjnych i ich zastosowania. Małe silniki synchroniczne. Zastosowania w urządzeniach precyzyjnych. Współczesne serwonapędy prądu przemiennego.
Metody oceny:
Ocena z przedmiotu jest wystawiana na podstawie wyniku egzaminu pisemnego, który ma charakter testu wielokrotnego wyboru.
Egzamin:
tak
Literatura:
1. Acarnley P. P.: Stepping Motors: a guide to modern theory and practice. Peter Peregrinus Ltd. New York, 2002 2. Hering M.: Termokinetyka dla elektryków. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 1980 3. Jaszczuk W.: Elektromagnesy prądu stałego dla praktyków. BTC. Legionowo, 2014 4. Jaszczuk W., Wierciak J., Bodnicki M.: Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych. Ćwiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa, 2000 5. Kenjo T.: Electric Motors and Their Controls. An Introduction. Oxford University Press. New York, 2003 6. Kenjo T., Nagamori C.: Permanent-Magnet and Brushless DC Motors. Oxford University Press. New York, 1985 7. Kenjo T., Sugawara A.: Stepping Motors and Their Microprocessor Controls. Clarendon Press. Oxford 2003 8. Koczara W.: Wprowadzenie do napędu elektrycznego. OWPW. Warszawa 2012 9. Owczarek J. i in.: Elektryczne maszynowe elementy automatyki. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1983 10. Praca zbiorowa pod red. W. Oleksiuka: Konstrukcja przyrządów i urządzeń precyzyjnych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 1996 11. Praca zbiorowa pod redakcją W. Jaszczuka: Mikrosilniki elektryczne. Badanie właściwości statycznych i dynamicznych. Państwowe Wydawnictwo Naukowe. Warszawa, 1991 12. Rawa H.: Podstawy elektromagnetyzmu. OWPW. Warszawa, 2011 13. Sochocki R.: Mikromaszyny elektryczne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1996 14. Wróbel T.: Silniki skokowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1993
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:

Efekty przedmiotowe

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt NEM1_W01
Zna podstawowe rodzaje napędów wykorzystywanych w urządzeniach mechatronicznych, w szczególności napędów elektrycznych.
Weryfikacja: Egzamin
Efekt NEM1_W02
Zna podstawowe charakterystyki funkcjonalne napędów elektrycznych stosowanych w urządzeniach mechatronicznych
Weryfikacja: Egzamin

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt NEM1_U01
Potrafi wybrać właściwy rodzaj napędu elektrycznego do określonego zastosowania
Weryfikacja: Egzamin

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt NEM1_K01
Zna prawidłową terminologię odnoszącą sie do napędów elektromechanicznych urządzeń mechatronicznych
Weryfikacja: Egzamin