PODMIENKY NA ÚSEŠNÉ ABSOLVOVANIE PREDMETU: TE1

Transcript

1 PODMIENKY NA ÚSEŠNÉ ABSOLVOVANIE PREDMETU: TE1 Predpokladaný časový rozvrh vyučovania podľa osnov predmetu Vyučovanie tém predmetu TE1 podľa osnov predmetu v plnom rozsahu podľa platného rozvrhu na semester. Odporúčaný rozsah výučby (v hodinách): (prednášky semináre lab. cvičenia): Ukončenie predmetu: splnenie aktivít, skúška. Počet kreditov: 7 Témy prednášok TE1: 1) Úvod do teórie elektrických obvodov. 2) Metódy analýzy jednosmerných elektrických obvodov 1 3) Metódy analýzy jednosmerných elektrických obvodov 2 4) Metódy analýzy jednosmerných elektrických obvodov 3 5) Úvod do teórie striedavých lineárnych elektrických obvodov 6) Symbolicko - komplexná metóda zobrazovania harmonických veličín 7) Analýza striedavých elektrických obvodov 1 8) Analýza striedavých elektrických obvodov 2 9) Elektrické obvody s indukčnou väzbou 10) Elektrické rezonančné obvody 1 11) Elektrické rezonančné obvody 2 Témy seminárov TE1: Základné pojmy a vzťahy. Elektrický prúd. Ohmov zákon, Kirchhoffove zákony. Sériové a paralelné spojenie rezistorov a zdrojov, výkon v jednosmerných obvodoch. Riešenie jednoduchých jednosmerných obvodov s použitím uvedených zákonov a vzťahov. Riešenie jednosmerných obvodov. Topológia elektrických obvodov, metódy transfigurácií, výpočet celkového odporu obvodu. Príklad na metódu úmerných veličín. Riešenie jednosmerných obvodov metódou uzlových a slučkových rovníc a Metódou slučkových prúdov. Riešenie jednosmerných obvodov metódou uzlových napätí, príklad na princíp superpozície. Riešenie jednosmerných obvodov s použitím princípu náhradného zdroja. Použitie viet o premiestnení ideálnych zdrojov. Výkon elektrického prúdu. Riešenie striedavých obvodov v harmonickom režime metódou transfigurácií, výpočet impedancií dvojpólov, výkony harmonických veličín. Riešenie striedavých obvodov v harmonickom režime metódou slučkových prúdov a uzlových napätí.

2 Riešenie striedavých obvodov v harmonickom režime pomocou viet o náhradných zdrojoch, príklad na prenos energie zo zdroja do spotrebiča. Riešenie elektrických obvodov s indukčnou väzbou metódou slučkových prúdov. Riešenie jednoduchých sériových a paralelných rezonančných obvodov, podmienky rezonancie, frekvenčné charakteristiky Riešenie zložitejších rezonančných obvodov, viacnásobná rezonancia.. Harmonogram priebežnej kontroly štúdia na seminároch a cvičeniach Kontrola pripravenosti na seminároch bude na začiatku formou krátkeho testu. V prípade neúčasti na seminári z objektívnych príčin (ochorenie, ap. potrebné ospravedlniť!) bude možnosť zápočtovú prácu napísať, podľa pokynov vyučujúceho. S opravnými termínmi sa nepočíta! Témy písomných prác a termíny ich ukončenia V priebehu semestra, v polovine a ku koncu, budú písané 2 zápočtové kontrolné písomné práce po 10 bodoch. Každému študentovi budú zadané 2 seminárne práce. 1. odovzdá do a druhú do Spracovanie oboch seminárnych prác s hodnotením každá minimálne na 1 bod bude mať za následok neprijatie na skúšku. Oneskorenie odovzdania každej seminárnej práce bude mať vplyv na hodnotenie práce. Harmonogram konzultácií Konzultácie budú poskytované nepravidelne podľa potrieb študentov po dohovoru s vyučujúcim v stanovenom termíne a dohovorenom rozsahu. Konzultácie budú poskytované na základe vyžiadaní od študentov! Hodnotenie úspešnosti štúdia Hodnotenie účasti a aktivity na cvičeniach. Cvičenia sú povinné, neúčasť, v prípadoch hodných zreteľa, musí byť ospravedlnená na najbližšom cvičení. Nahradenie seminára je možné podľa pokynov vyučujúceho. V prípade akýchkoľvek komplikácií, spojených s účasťou na seminároch, je potrebné vo vlastnom záujme riešiť čo najskôr s vyučujúcim. V prípade neospravedlnenej neúčasti na seminároch znamená nesplnenie aktivity. Nesplnenie aktivity bude mať za následok neprijatie na skúšku. Na cvičeniach je možné získať za aktívny prístup až 20 bodov. V priebehu semestra, v polovine a ku koncu, budú písané 2 zápočtové testy. Na testu sa hodnotí: správnosť výsledku, správnosť postupu riešenia, grafická úprava, prehľadnosť a čitateľnosť. Čo nie je čitateľné nemáte! Hodnotenie testu bude až 10 bodov, test je splnený pri získaní minimálne 1 bodu! V prípade neúčasti na zápočtovej práci z objektívnych príčin (ochorenie, ap. potrebné ospravedlniť!). S opravnými termínmi sa nepočíta! Neabsolvovaní oboch písomných prác každá minimálne na 1 bod bude mať za následok neprijatie na skúšku.

3 Každému študentovi budú zadané 2 seminárne práce. 1. prácu odovzdá do a druhú do Na seminárnej práci sa hodnotí: správnosť výsledku, správnosť postupu riešenia, grafická úprava, prehľadnosť a čitateľnosť, včasnosť odovzdania. Čo nie je čitateľné nemáte! Hodnotenie každej práce až 10 bodov, test je splnený pri získaní minimálne 1 bodu! Včasnosť odovzdania znamená, že práca musí byť odovzdaná a prijatá (ohodnotená) do stanoveného termínu. Nespracovanie oboch seminárnych prác, s hodnotením každá minimálne na 1 bod, bude mať za následok neprijatie na skúšku. Kontrolné testy Seminárne práce Aktivita na cvičeniach 2x10 bodov 2x10 bodov 20 bodov Hodnotenie skúšky A bodov % B bodov % C bodov % D 5-15 bodov % E 1-5 bodov % Celkom 100 bodov ECTS stupeň Slovná klasifikácia a jej definícia Numer. hodnota Koef. úspeš. A výborne vynikajúce výsledky % B veľmi dobre nadpriemerné výsledky 85-92% ,5 1,75 C dobre priemerné výsledky 77-84% ,5 D uspokojivo prijateľné výsledky 69-76% ,5 1,25 E dostatočne výsledky spĺňajú minimálne kritériá FX nedostatočne vyžaduje sa ďalšia práca 61-68% < 61% < Požiadavky na skúšku, formy skúšky Požiadavky na skúšku: Mať splnené stanovené aktivity na predmet - ospravedlnené všetky absencie na cvičeniach, splnenie 2 kontrolných testov, odovzdanie 2 seminárnych prác. Forma skúšky:

4 Skúška z predmetu TE1 je písomná a ústna. Hodnotenie študijných výsledkov sa skladá z hodnotenia aktivít zo semestra a preukázaných vedomostí a zručností z obsahu tematiky predmetu na písomnej a ústnej časti skúšky. Študent musí na skúške prezentovať získané znalosti a zručnosti z problematiky predmetu a schopností ich použiť v praxi!! Hodnotenie znalostí a zručností študenta z obsahu tematiky predmetu, preukázaných na skúške, bude v rozsahu 0 40 bodov. Stanovenie výslednej známky z predmetu Hodnotenie študijných výsledkov sa uskutoční podľa platnej klasifikačnej stupnice: ECTS stupeň Slovná klasifikácia a jej definícia Numer. hodnota Koef. úspeš. A výborne vynikajúce výsledky % B veľmi dobre nadpriemerné výsledky 85-92% ,5 1,75 C dobre priemerné výsledky 77-84% ,5 D uspokojivo prijateľné výsledky 69-76% ,5 1,25 E dostatočne výsledky spĺňajú minimálne kritériá FX nedostatočne vyžaduje sa ďalšia práca 61-68% < 61% < Odporúčaná literatúra [1] NEVESELÝ, M.: Analýza elektrických obvodov I. Žilinská univerzita, EDIS Žilina, 2001, ISBN [2] NEVESELÝ, M.: Analýza elektrických obvodov II. Žilinská univerzita, EDIS Žilina, 2002, ISBN [3] NEVESELÝ, M.: Analýza elektrických obvodov III. Žilinská univerzita, EDIS Žilina, 2002, ISBN [4] Beňová M., Darmová V., Faktorová D.: Teoretická elektrotechnika 1 v príkladoch. Skriptá ŽU, EDIS Žilina [5] Čápová K., Dvořáková I.: Teoretická elektrotechnika I, cvičenia. Skriptá VŠDS, Alfa Bratislava [6] NEVESELÝ, M. - ŠURIANSKÝ, J.: Teoretická elektrotechnika I. [7] NEVESELÝ, M. - ŠURIANSKÝ, J. : Teoretická elektrotechnika II. Nadväznosť na iné predmety

5 Predmet Teoretická elektrotechnika 1 (TE1) je východiskom pre štúdium najmä predmetov Teoretická elektrotechnika 2 (TE2), Elektronika digitálnych technológií (EDT), Meranie a meracie systémy (MMS), Signály a systémy (SS), a ďalšie. Tézy predmetu TE1 Definujte formy hmoty, ich vlastnosti a ich vzájomný vzťah. Elektrické silové účinky EM poľa elektrický náboj, hmotnosť elektrónu, náboj elektrónu, Coulombov zákon, definícia permitivity, hodnota permitivity relatívnej, intenzita elektrického poľa, Gaussova veta, plošná hustota náboja, el. indukcia. Elektrický potenciál, el. napätie, el. kapacita a energia EM poľa kondenzátora. Elektrické silové pôsobenie elektromagnetického poľa vo vodičoch vodiče, polovodiče, izolanty, el. polarizácia, elektrický prúd, prúdová hustota, vnútorné napätie zdroja, elektrický odpor a vodivosť, merný odpor, tepeľná závislosť odporu, elektrická práca, el. výkon, Jouleovy straty, Ohmov zákon, AVCH a VACH rezistora. Magnetická indukcia, definícia permeability, hodnota permeability prostredia, magnetický tok, intenzita mag. poľa, Biot-Savartov zákon, Ampérov zákon. 1. pravidlo pravej ruky, 1. pravidlo ľavej ruky. Magnetické pole v okolí a vnútri priameho vodiča, intenzita el. poľa vo vodiči a mimo, silové pôsobenie vodičov pretekaných el. prúdom. Magnetické pole v okolí toroidu a jednovrstvovej cievky, 2. pravidlo pravej ruky, indukčnosť a energia EM poľa cievky, elektromagnetická indukcia. Faradayov indukčný zákon, Lenzovo pravidlo, pohybový indukčný zákon, 3. pravidlo pravej ruky. Rozdelenie teoretickej elektrotechniky, triedenie elektrických obvodov, jednoduchý elektrický obvod a jeho schéma, pasívne prvky el. obvodu, spotrebiče a zdroje el. energie (napäťový, prúdový), spotrebiteľský spôsob orientácie napätia a prúdov v obvode. Topológia elektrických obvodov (uzly, vetvy, cesty, slučky, Jordanova krivka,...), rez grafu. Transformácia napäťového zdroja na prúdový a naopak. Kirchhoffove zákony, zovšeobecnený I. K.Z., Ohmov zákon. Úlohy teórie el. obvodov, definícia analýzy, syntézy, identifikácie el. obvodu. Metóda zjednodušovania obvodov, napäťový delič na prázdno, napäťový delič zaťažený, paralelná a sériová kombinácia odporov (impedancií), prúdový delič. Transfigurácia trojuholníka na hviezdu, transfigurácia hviezdy na trojúholník, transfigurácia napäťových zdrojov na jeden zdroj, transfigurácia prúdových zdrojov na jeden zdroj. Metóda úmerných veličín, metóda Kirchhoffových zákonov (metóda uzlových a slučkových rovníc), metóda slučkových prúdov, metóda uzlových napätí, metóda paralelných generátorov: Millmanova veta, metóda rezových napätí. Kondenzátor a cievka v jednosmernom elektrickom obvode, sériové a paralelné spájanie kondenzátorov, sériové a paralelné spájanie cievok.

6 Princíp surerpozície, Théveninova veta, Nortonova veta, princíp kompenzácie, princíp reciprocity, variačný princíp. Princíp duality, graf, duálny graf, Cohnova veta, Telegenova veta, vety o premiestnení ideálnych zdrojov, vety o vkladaní ideálnych napäťových zdrojov, vety o delení ideálnych napäťových zdrojov, Millerova veta. Striedavé lineárne elektrické obvody, základné pojmy (perióda, frekvencia, jednosmerné veličiny, striedavé veličiny, pulzné veličiny, periodické veličiny), parametre striedavé veličiny, efektívna a stredná hodnota striedavých veličín. Symbolicko - komplexné zobrazovanie harmonických veličín (komplexor, fázor), vlastnosti symbolicko komplexného zobrazovania, tvar komplexného čísla: zložkový (algebraický), trigonometrický, exponenciálny, verzorový, prepočty medzi tvarmi komplexného čísla, grafické znázorňovanie fázorov a komplexorov, vlastnosti komplexných čísel (súčet, rozdiel, násobenie, podiel, mocnina, odmocnina, derivácia, integrácia). Vyjadrenie vlastností elektrických obvodov pomocou komplexných čísiel (rezistor, kapacitor, induktor), časový priebeh, fázorový diagram, frekvenčná závislosť R, X L, X C. Zovšeobecnený Ohmov zákon. Sériové spojenie rezistora, induktora a kapacitora, paralelné spojenie rezistora, induktora a kapacitora, analytické vyjadrenie, schéma, vektorový diagram, Výkony v elektrických obvodoch so striedavými veličinami (okamžitý, činný, jalový, zdanlivý výkon, účinník, komplexný výkon), trojuholníky Z, I, U, P. Metódy analýzy elektrických obvodov s harmonickými veličinami (univerzálne metódy úplnej a čiastočnej analýzy). Reálne obvodové prvky R, L, C, stratový uhol δ, činiteľ kvality (akosti) Q. Prenos energie zo zdroja do spotrebiča u obvodov s harmonickými veličinami (účinnosť, kompenzácia účinníka, výkonové prispôsobenie), analytické vyjadrenie, vektorové diagramy. Magnetické obvody, magnetický tok Φ, mag. indukcia B, mag. napätie U m, mag. odpor R m, mag. vodivosť G m, Hopkinsonov zákon, magnetizačná charakteristika, 1. a 2. Kirchhoffov zákon pre mag. obvod, Materiály pre magnetické obvody (magnetizačná charakteristika, μ, μ d, μ poč., μ r, μ i, μ rev., hysterezná slučka ). Remanentný magnetizmus B r, koercitívna sila H c, nejednoznačnosť funkcie B=f(H), prvotná magnetizácia, Riešenie jednoduchého homogénneho magnetického obvodu s jedným a niekoľkými homogénnymi úsekmi, dva spôsoby riešenia mag. obvodu. Nepriamy výpočet. Grafická metóda riešenia mag. obvodu. Riešenie rozvetvených magnetických obvodov, predbežný výpočet, presnejší výpočet. Riešenie mag. obvodu s permanentným magnetom, optimalizácia B a H. Elektrické obvody s indukčnou väzbou (magnetické toky a indukčnosti, vlastná a vzájomná indukčnosť), súhlasne a nesúhlasne viazané mag. obvody, koeficient indukčnej väzby k M, určenie rovnomenných svoriek, kladná a zéporná vzájomná indukčnosť.

7 Analýza obvodov s indukčnými väzbami (metóda uzlových a slučkových rovníc - KZ, metóda slučkových prúdov). Vzájomná impedancia, Obvody viazané indukčne a galvanicky, obvody viazané indukčne vzduchový transformátor. Variometer, Farradayov indukčný zákon, náhradná schéma vzduchového transformátora. Rezonancia v jednoduchom sériovom rezonančnom obvode (f r, C r, L r, fázorový diagram, char. odpor. ρ, Q, d, frekvenčné charakteristiky, relat. frekvencia η, relatívne rozladenie x ), Thomsonov vzorec. Rezonancia v jednoduchom paralelnom rezonančnom obvode (f r, C r, L r, fázorový diagram, char. odpor. ρ, Q, d, frekvenčné charakteristiky, relat. frekvencia η, relatívne rozladenie x ), Thomsonov vzorec. Všeobecný paralelný rezonančný obvod, rezonančný obvod 1., 2., 3. typu, skutočné rezonančné obvody. Výsledná impedancia, impedancia v stavu rezonancie. Viazané obvody (činiteľ väzby p, stupeň väzby, šírka priepustného pásma, účinnosť, energetické pomery). Viacnásobná rezonancia, rezonancia z hľadiska energie. Rezonancia, antirezonancia. Jednosmerné nelineárne elektrické obvody (charakteristiky, parametre R s, R d, R Δ ). Funkčné nelineárne obvody, nefunkčné (parazitné) nelin. obvody, Ohmov zákon, Kirchhoffove zákony, Analytické metódy riešenia nelineárnych elektrických obvodov, linearizácia, využitie zložitejších funkcií, metóda vybraných bodov, metóda najmenších štvorcov,. Grafické metódy riešenia nelineárnych elektrických obvodov, grafické transfigurácie (R sériové, R paralelné), grafická analýza jednoduchého nelineárneho obvodu s napäťovým alebo prúdovým zdrojom. Grafická metóda paralelných generátorov, Numerické metódy riešenia nelin. obvodov, iteračná metóda, podmienka konvergencie. Trojfázové el. obvody, definícia 3f siete, charakteristika rotora, statora, súmernosť 3f generátora, symbolicko-komplexné vyjadrenie fázových pomerov, časový a fázorový diagram. Nesúmerné sústavy. Spôsoby spájania fáz, fázové napätie, združené napätie, vektorový súčet fázorov fázových napätí. Zapojenie do hviezdy Y, zapojenie do trojúholníka D, zapojenie transformátora, vektorový súčet fázorov fázových napätí, vektorový súčet fázorov fázových prúdov. Analýza 3f obvodov, zdroj a záťaž zapojené do Y, obvodový model, upravený obvodový model, napätie prúd nulového vodiča, metóda paralelných generátorov, fázorový diagram 3f sústavy. Súmernosť a nesúmernosť zdrojov a záťaží, ich kombinácie. Jednoduché poruchové stavy, prerušenie fázy a dôsledky, skrat na jednej fázy záťaže a dôsledky. Výkony v 3f obvodoch, činný P, jalový Q, zdanlivý S, výkonový trojúholník.

8 Točivé účinky EM poľa, metóda súmerných zložiek (nulová, súmerná, spätná), komplexný operátor natočenia, vyjadrenie nesúmernej sústavy maticovým počtom. Grafické riešenie, nulová, priama, spätná zložka. Točivé účinky EM poľa, otáčania perman. magnetu, skladanie točivého EM poľa pomocou kartézských zložiek, zmena otáčania, otáčanie EM poľa v 3f sústave, Farrisova veta. Princíp činnosti asynchrónneho motora, princíp činnosti asynchrónneho motora.