1/3
KARTA PRZEDMIOTU
Rok akademicki: 2010/2011
Nazwa przedmiotu: Kod/nr: En2-6-I
DYNAMIKA UKA
ADÓW NAP
DOWYCH
Kierunek: Elektrotechnika
Specjalność: Wszystkie
Tryb studiów: Niestacjonarne II st.
Rodzaj przedmiotu: Kierunkowy Liczba pkt ECTS: 4
Instytut/ Katedra: RE5 Katedra Energoelektroniki Napędu Elektrycznego i Robotyki
Semestr: I
Prowadzący przedmiot: dr hab. in\
. Kazimierz Gierlotka, prof. Pol. Śl.
Prowadzący zajęcia Liczba godzin
Wykład: Dr hab. in\
. Kazimierz Gierlotka, prof. Pol. Śl. Wykład: 30
Ćwiczenia: Ćwiczenia: -
Laboratorium: Dr in\
. Jarosław Michalak, dr in\
. Michał Jeleń, dr Laboratorium: 30
in\
. Andrzej Kandyba, dr in\
. Piotr Zaleśny, mgr
in\
. Grzegorz Jarek
Projekt: Projekt: 
Seminarium: Seminarium: 
Powiązanie ze standardami i cel kształcenia
Powiązanie ze standardami: Przedmiot nale\
y do grupy treści kierunkowych i obejmuje
kształcenie w zakresie elektromechnicznych systemów napędowych.
Cel kształcenia: uzyskanie umiejętności i kompetencji w zakresie formułowania równań
opisujących układy napędowe, zrozumienie zło\
onych energoelektronicznych układów
sterowania silnikami elektrycznymi, stosowania zasad identyfikacji, korzystania z
oprogramowania do symulacji komputerowych układów napędowych.
Treść wykładów
Elektryczny układ napędowy jako układ elektromechaniczny. Więzy mechaniczne w
układach napędowych: więzy sztywne i więzy sprę\
yste. Równanie ruchu, ustalony i
nieustalony stan pracy układu napędowego. Elektromechaniczne stany nieustalone napędów
elektrycznych.
Właściwości dynamiczne podstawowych elementów układu napędowego. Modele
matematyczne i właściwości dynamiczne silnika obcowzbudnego prądu stałego  model
nieliniowy i model liniowy, schematy blokowe, transmitancje, przebiegi czasowe.
Charakterystyki statyczne silnika obcowzbudnego. Rozruch silnika i dynamika rozruchu.
Silnik obcowzbudny zasilany z przekształtnika energoelektronicznego (prostownika,
przekształtnika typu DC/DC)  schematy, charakterystyki, właściwości. Model
matematyczny przekształtnika energoelektronicznego. Model układu silnik prądu stałego 
przekształtnik dla przewodzenia ciągłego i przerywanego.
Układy regulacji napędów elektrycznych. Cele stosowania. Sprzę\
enia zwrotne. Obwody
regulacji, uchyb regulacji, regulatory. Astatyzm w układów regulacji. Kryteria i metody
Druk zgodny z Z-RE-5.4-1-1/I
 2/3
oceny jakości przebiegów. Korekcja właściwości dynamicznych układów napędowych.
Forsowanie przebiegów. Metody (kryteria) doboru nastaw regulatorów  kryterium optimum
modułu, kryterium optimum symetrii. Szeregowe i równoległe łączenie regulatorów przy
korekcji szeregowej - układy regulacji z podporządkowanymi obwodami regulacji.
Ograniczenia wielkości sterowanych.
Struktury układów regulacji napędów z silnikiem obcowzbudnym. Napędy z prostownikiem
tyrystorowym nienawrotne i nawrotne. Układy regulacji napędów z dwustrefową regulacją
prędkości. Napęd pozycyjny.
Zastosowanie wektorów przestrzennych do analizy układów elektromechanicznych. Model
maszyny asynchronicznej. Równania silnika w jednostkach względnych w układzie
współrzędnych wirujących z dowolną prędkością. Układy współrzędnych: nieruchomy,
związany z wirnikiem, synchroniczny. Model maszyny asynchronicznej w układzie
współrzędnych synchronicznym x, y, 0 zorientowanym polowo oraz jego implikacje na
metody częstotliwościowego sterowania silnika asynchronicznego. Metody identyfikacji
parametrów napędu. Metody estymacji niedostępnych zmiennych stanu układu napędowego.
Falowniki napięcia z modulacją szerokości impulsów FN-MSI. Metody modulacji szerokości
impulsów. Zasady częstotliwościowego sterowania silników asynchronicznych:
minimalizacja strat, stabilizacja strumienia wg metody us=f(fs). Stabilizacja strumienia przy
sterowaniu wektoro.
Właściwości napędów z silnikiem asynchronicznym zasilanym z falownika napięcia z
modulacją szerokości impulsów. Klasyfikacja układów sterowania: układy o sterowaniu
skalarnym i sterowaniu wektorowym. Struktury układów sterowania: napędy ze sterowaniem
częstotliwości (us=f(fs)). Napędy o sterowaniu wektorowym: układy o sterowaniu wg metody
orientacji wektora pola (FOC) i metody bezpośredniego sterowania momentem (DTC).
Napędy z silnikiem synchronicznym. Model matematyczny silnka. Metody sterowania silnika
synchronicznego: zewnętrzne i wewnętrzne zadawanie częstotliwości. Sterowanie polowo
zorientowane silnika synchronicznego. Silniki synchroniczne o magnesach trwałych -
budowa, podstawowe właściwości, model matematyczny. Układy sterowania, właściwości
napędu, zastosowania. Napędy z silnikiem bezszczotkowym prądu stałego  właściwości,
układy sterowania.
Oddziaływanie układów napędowych na sieć zasilającą. Współczynnik mocy napędów
przekształtnikowych i generacja wy\
szych harmonicznych. Spadki napięcia. Układowe
metody ograniczania poboru mocy biernej i wy\
szych harmonicznych w napędach zasilanych
z prostowników tyrystorowych. Filtry pasywne i aktywne.
Zastosowanie symulacji komputerowej do badania dynamiki układów napędowych.
Treść ćwiczeń laboratoryjnych
1. Metody doboru regulatorów w układach napędowych
2. Sterowanie polowo-zorientowane silnika indukcyjnego  badania symulacyjne
3. Sterowanie polowo-zorientowane silnika indukcyjnego  badania eksperymentalne
4. Metody odtwarzania strumienia i prędkości w silnikach indukcyjnych klatkowych
5. Bezpośrednie sterowanie momentem silnika indukcyjnego
6. Badanie napędu z silnikiem bezszczotkowym prądu stałego
7. Badanie serwonapędów  dobór parametrów układu sterowania
8. Badanie serwonapędów  realizacja aplikacji jednoosiowych
9. Silnik obcowzbudny prądu stałego zasilany z przekształtnika tranzystorowego
10. Skompensowany przemiennik częstotliwości AC/DC/AC
Druk zgodny z Z-RE-5.4-1-1/I
 3/3
Forma egzaminu / zaliczenia przedmiotu
1. Bie\
ąca kontrola obecności i sprawdzanie wiedzy studentów z zakresu realizowanych
ćwiczeń laboratoryjnych.
2. Egzamin pisemny
Minimalne wymagania do egzaminu / zaliczenia
Wykonanie wszystkich ćwiczen laboratoryjnych, wykonanie sprawozdań i ich zaliczenie.
Pozytywna ocena egzaminu - uzyskanie co najmniej 45% maksymalnej liczby punktów.
Literatura (podstawowa i specjalistyczna)
1. Orłowska-Kowalska T.: Bezczujnikowe układy napędowe z silnikami indukcyjnymi.
Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003.
2. Tunia H., Kaz
mierkowski M.: Automatyka napędu przekształtnikowego, PWN,
Warszawa 1987.
3. Zawirski K.: Sterowanie silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych. Wyd. Pol.
Poznańskiej, Poznań 2005.
4. Napęd elektryczny - praca zbiorowa pod red. Z. Grunwalda, WNT, Warszawa 1987.
5. Bisztyga K.: Sterowanie i regulacja silników elektrycznych, WNT, Warszawa 1989.
6. Kalus M., Skoczkowski T.: Sterowanie napędami asynchronicznymi i prądu stałego,
Pracownia Komputerowa Jacka Skalmierskiego, Gliwice 2003.
7. Gierlotka K.: Autorskie materiały dydaktyczne na stronie http://kener.elektr.polsl.pl/b
8. Instrukcje laboratoryjne na stronie http://kener.elektr.polsl.pl
Zatwierdzono:
& & & & & & & & & & & ... & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
(data i podpis prowadzącego) (data i podpis Dyrektora Instytutu/Kierownika Katedry)
Druk zgodny z Z-RE-5.4-1-1/I