Elektrotechnika a elektronika (FSI-CEL-K)

Akademický rok 2018/2019
Garant: doc. Ing. Vladislav Singule, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚVSSR všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty se základy moderní elektrotechniky, které jsou nutné pro studium dalších strojírenských předmětů a především pro zvládnutí technické praxe.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět Elektrotechnika a elektronika umožňuje studentům navázat na poznatky z dřívějšího studia a tyto prohloubit a především rozšířit o uvedené oblasti. Důraz je kladen na praktickou verifikaci teoretických poznatků v laboratorním cvičení.
Prerekvizity:
Předpokládá se znalost matematiky a fyziky, a to v rozsahu probíraném v rámci předchozího studia na Fakultě strojního inženýrství.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je zaměřen na základy elektrických a elektronických obvodů, elektrických strojů a elektrických pohonů, a to v rozsahu potřebném pro studenty bakalářského studia fakult strojního inženýrství. Pozornost je také věnována teorii elektrických měření a otázkám bezpečnosti práce. Zvláštní důraz je kladen na laboratorní cvičení, kde si student prakticky ověří vybrané problémy z přednášené látky.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Předmět je ukončen zápočtem a zkouškou. K zápočtu je nutné splnění předepsaných a na začátku semestru avizovaných požadavků, tj. povinná účast na laboratorních cvičeních, vypracování a včasné odevzdání všech protokolů z laboratorních cvičení. Kritériem hodnocení v laboratorních cvičeních je také aktivita v přípravě na cvičení a i během vlastního cvičení. Učitel může tuto ověřovat různým způsobem, např. i formou krátkého testu nebo ústní cestou. Učitel může neaktivního studenta ze cvičení vykázat a potom je student povinen si laboratorní cvičení nahradit v jiném termínu. Zkouška je kombinovaná, má písemnou a ústní část, zahrnuje čtyři tématické okruhy (elektrické a elektronické obvody, elektrické stroje, výkonová elektronika a elektrické pohony) a každý tématický okruh je bodován maximálně 25 body. Lze tedy získat až 100 bodů. Hodnocení předmětu je dáno klasifikační stupnicí dle ECTS.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Výuka předmětu je kontrolována během semestru z hlediska účasti na laboratorních cvičeních a dále hodnocením každého laboratorního protokolu. Cvičení jsou povinná. Zameškanou laboratorní výuku lze v omluvených případech nahradit s jinou studijní skupinou po domluvě s učitelem z této skupiny nebo opět v omluvených případech na konci semestru v rámci náhradních laboratorních cvičení.
Typ (způsob) výuky:
    Konzultace  1 × 9 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  1 × 9 hod. povinná                  
    Řízené samostudium  1 × 34 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Konzultace 1. Elektrické obvody – základní veličiny a zákony, rozdělení elektrických obvodů, prvky elektrických obvodů, metody řešení stejnosměrných obvodů, střídavé obvody, trojfázové obvody.
2. Elektronické obvody – základní pojmy z teorie polovodičů, polovodičové prvky, optoelektronické prvky.
3. Elektronické obvody – tranzistorové zesilovače, operační zesilovače, generátory, stabilizátory, měniče.
4. Elektrické stroje – definice, rozdělení, hlavní aktivní části, transformátory – definice, rozdělení, štítek, provedení jednofázového a trojfázového transformátoru, princip činnosti transformátoru.
5. Elektrické stroje (transformátory) - transformátor naprázdno, při zatížení, nakrátko, trojfázový transformátor, paralelní chod, účinnost, speciální transformátory.
6. Elektrické stroje (asynchronní stroje) - definice, vlastnosti, konstrukce, rozdělení, použití, princip činnosti, chod naprázdno, chod nakrátko, chod při zatížení.
7. Elektrické stroje (asynchronní stroje) – účinnost, asynchronní generátor, spouštění, řízení otáček, brzdění, jednofázový asynchronní motor.
8. Elektrické stroje (stejnosměrné stroje) – definice, vlastnosti, konstrukce, rozdělení, použití, princip činnosti, provozní vlastnosti dynam.
9. Elektrické stroje (stejnosměrné stroje) – stroje s permanentními magnety, provozní vlastnosti stejnosměrných motorů.
10.Elektrické stroje (synchronní stroje) – definice, konstrukce rozdělení, základní teorie synchronního generátoru s hladkým rotorem, synchronní generátory s vyjádřenými póly, připojení synchronního generátoru na síť, stroje s permanentními magnety, synchronní motor.
11.Elektrické stroje – speciální elektrické stroje: krokové, lineární, komutátorové motory, stroje s elektronickou komutací.
12.Elektrické pohony – definice, blokové schéma, mechanické vlastnosti, energetické vlastnosti, druhy zatížení.
13.Elektrické pohony – návrh výkonu motoru pro dané zatížení, úvod do problematiky regulačních pohonů, moderní elektrický pohon.
    Laboratorní cvičení Laboratorní cvičení ( 1x za týden po 2 hodinách)

1. Úvod, organizační záležitosti, bezpečnost práce - poučení.
2. Bezpečnost práce – přezkoušení, základy teorie elektrických měření.
3. Stejnosměrné obvody a elektronické prvky, střídavé elektrické obvody.
4. Střídavé elektrické obvody, stejnosměrné obvody a elektronické prvky.
5. Elektronické obvody, trojfázový transformátor.
6. Trojfázový transformátor, elektronické obvody.
7. Asynchronní motor, asynchronní motor s měničem frekvence.
8. Asynchronní motor s měničem frekvence, asynchronní motor.
9. Stejnosměrný motor, synchronní stroj.
10.Synchronní stroj, stejnosměrný motor.
11.Použití stykačů v praxi, rozvod elektrické energie.
12.Rozvod elektrické energie, použití stykačů v praxi.
13.Zápočet
    Řízené samostudium 1. Elektrické obvody – základní veličiny a zákony, rozdělení elektrických obvodů, prvky elektrických obvodů, metody řešení stejnosměrných obvodů, střídavé obvody, trojfázové obvody.
2. Elektronické obvody – základní pojmy z teorie polovodičů, polovodičové prvky, optoelektronické prvky.
3. Elektronické obvody – tranzistorové zesilovače, operační zesilovače, generátory, stabilizátory, měniče.
4. Elektrické stroje – definice, rozdělení, hlavní aktivní části, transformátory – definice, rozdělení, štítek, provedení jednofázového a trojfázového transformátoru, princip činnosti transformátoru.
5. Elektrické stroje (transformátory) - transformátor naprázdno, při zatížení, nakrátko, trojfázový transformátor, paralelní chod, účinnost, speciální transformátory.
6. Elektrické stroje (asynchronní stroje) - definice, vlastnosti, konstrukce, rozdělení, použití, princip činnosti, chod naprázdno, chod nakrátko, chod při zatížení.
7. Elektrické stroje (asynchronní stroje) – účinnost, asynchronní generátor, spouštění, řízení otáček, brzdění, jednofázový asynchronní motor.
8. Elektrické stroje (stejnosměrné stroje) – definice, vlastnosti, konstrukce, rozdělení, použití, princip činnosti, provozní vlastnosti dynam.
9. Elektrické stroje (stejnosměrné stroje) – stroje s permanentními magnety, provozní vlastnosti stejnosměrných motorů.
10.Elektrické stroje (synchronní stroje) – definice, konstrukce rozdělení, základní teorie synchronního generátoru s hladkým rotorem, synchronní generátory s vyjádřenými póly, připojení synchronního generátoru na síť, stroje s permanentními magnety, synchronní motor.
11.Elektrické stroje – speciální elektrické stroje: krokové, lineární, komutátorové motory, stroje s elektronickou komutací.
12.Elektrické pohony – definice, blokové schéma, mechanické vlastnosti, energetické vlastnosti, druhy zatížení.
13.Elektrické pohony – návrh výkonu motoru pro dané zatížení, úvod do problematiky regulačních pohonů, moderní elektrický pohon.
Literatura - základní:
1. HAMMER,Miloš. Elektrotechnika a elektronika. Přednášky. 1. vydání. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s.r.o. Brno,2006. 134 s. Učební texty Vysokého učení technického v Brně. Fakulta strojního inženýrství. ISBN 80-214-3334-5.
Literatura - doporučená:
1. MĚŘIČKA,J; HAMATA,V. ; VOŽENÍLEK,P. Elektrické stroje. 2. vydání. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2001. 311 stran. ISBN 80-01-02109-2.
2. MICHALÍK,J; BUDAY,J. Elektrické stroje. 1. vydání. Žilina: EDIS –vydavatel´stvo ŽU, 2006, 192 stran. ISBN 80-8070-568-2.
3. PITTERMANN,M. Elektrické pohony. Základy. 1. vydání. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2008, 100 s.Učební texty ZČU v Plzni. Fakulta elektrotechnická. ISBN 978-80-7043-729-2
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B3S-K kombinované studium B-AIŘ Aplikovaná informatika a řízení -- zá,zk 5 Povinný 1 2 Z
B3S-K kombinované studium B-SSZ Stavba strojů a zařízení -- zá,zk 4 Povinný 1 2 Z
B3S-K kombinované studium B-STG Strojírenská technologie -- zá,zk 6 Povinný 1 2 Z