Elektromehanski elementi in sistemi MEHATRONIKA 2) ŠTEVILO UR PO POSAMEZNIH LETNIKIH IN OBLIKA IZOBRAŽEVALNEGA DELA

Transcript

1 KATALOG ZNANJ Program: MEHATRONIKA 1) IME PREDMETA ELEKTROMEHANSKI ELEMENTI IN SISTEMI 2) ŠTEVILO UR PO POSAMEZNIH LETNIKIH IN OBLIKA IZOBRAŽEVALNEGA DELA Letnik Oblike izobraževalnega dela teorija vaje skupaj LV / / / 3) USMERJEVALNI CILJI PREDMETA Študent spozna: in razširi znanje iz elektrotehnike v povezavi z ekonomijo, vodenjem in poslovnim sporazumevanjem; in razume osnovne zakone elektrotehnike za praktične aplikacije v enosmernih in izmeničnih tokokrogih; zakonitosti tokovnega, električnega in magnetnega polja; razliko med obravnavo problema v idealnih in realnih razmerah ter interdisciplinaren pristop k obravnavi realnih problemskih nalog; in razume pojem električnega tokokroga in spozna princip povezovanja v električnih tokokrogih; in razume lastnosti pasivnih in aktivnih elektronskih elementov; in razume delovanje osnovnih inštalacijskih vezij; načine opisovanja tehniških lastnosti elementov in sistemov, razume pomen tehniških podatkov in zna analizirati glavne karakteristike elementov in elektronskih sklopov; osnovne vrste elektroenergetskih pretvornikov energije, njihovo zgradbo in uporabljene materiale; pomen nazivnih podatkov električnih strojev; nevarnosti pri delu z električnimi stroji in pomen upoštevanja varnostnih ukrepov; in razume zakone mehanike in energetike in jih zna uporabljati pri reševanju preprostih praktičnih primerov. Študent zna: pravilno uporabljati strokovno terminologijo; poiskati in vrednotiti informacije (dobaviteljev) o elektronskih komponentah in sklopih; uporabljati osnovne merilne inštrumente in napisati poročilo o meritvi in komentirati merilne rezultate in potek meritve ali eksperimenta; preizkusiti delovanje (dober/slab) elektronskega elementa in vezja; pravilno določiti uporabo električnega motorja za pogon različnih bremen; Stran 1 od 22

2 poiskati podatke v katalogih (podatkih iz spleta) in jih primerjati, vrednotiti in upoštevati omejitve elektronskih elementov; povezati znanja z različnih področij ter kritično preverjati in vrednotiti rezultate; s pomočjo programske opreme preverjati rezultate, dobljene po klasični poti, in analizirati primere; uporabljati strokovno literaturo in računalniško programsko opremo; poiskati podatke iz tabel in diagramov. Študent razvija: sposobnost ustvarjalnega mišljenja, samoiniciativnosti, natančnosti in doslednosti pri delu; sposobnost uporabe tehničnega izrazoslovja in pravil; pridobljeno znanje pri strokovnih rešitvah; samostojno poglabljanje znanja za specialna vezja glede na področje dela; sposobnosti za spremljanje tehnološkega razvoja in za strokovno delo. Stran 2 od 22

3 4) OPERATIVNI CILJI PREDMETA 1. OSNOVNI POJMI Elektrina Električni tok Električna napetost Električna upornost Prevodni materiali in izolanti 2. ELEKTRIČNI KROG Ohmov zakon Kirchhoffova zakona in vezave porabnikov Električno delo in moč 3. ELEKTRIČNO POLJE Električna poljska jakost Influenca Dielektrična polarizacija Kapacitivnost 4. MAGNETNO POLJE Magnetni materiali Študent: utrdi in poglobi razumevanje osnovnih električnih veličin in njihovo razliko; loči materiale po njihovih električnih lastnostih; razume uporabo predpon, ki mu omogočajo enostavno uporabo pri izračunih; razume delovanje in uporabo osnovnih zakonov elektrotehnike; razume funkcionalno vzporedno in zaporedno povezavo; zna uporabiti Ohmov in oba Kirchhoffova zakona pri računanju veličin v sestavljenih električnih krogih; poglobi znanje o električnih poljih in njihovih učinkih, predvsem v kondenzatorjih; pozna veličine električnega polja in enote (E, D, ); zna razložiti obnašanje prevodne in neprevodne snovi v električnem polju; pozna električni kondenzator in razume pojem kapacitivnosti; zna izračunati kapacitivnost ploščatega kondenzatorja; zna izračunati nadomestno kapacitivnost; pozna osnovne veličine magnetnega kroga, pomen, oznake in enote ( m,,, B, H); Študent: zna ovrednotiti postopnost pri osvajanju novega znanja in prednosti sprotnega učenja in delovnih navad; razvije sposobnost dojemanja osnovnih zakonitosti elektrotehnike in električnih vezav; postane dojemljiv za vpliv električnega polja na okolje; razvija potrebo po aplikaciji znanja v prakso; se zave dobrih in slabih strani magnetnih polj; Demonstracija električnega naboja, prikaz izvorov napetosti in uporov; preskus merjenja upornosti različnih materialov. Prikaz praktičnih primerov električnega kroga: sestavljeni električni krog. Demonstracija shranjene energije v električnem polju kondenzatorja. Izračun veličin pri sestavljeni vezavi kapacitivnosti. Demonstracije magnetnih Stran 3 od 22

4 Tuljava Magnetni krog Magnetni učinki in uporaba Magnetna sila in sila na tokovodnik (rele, enosmerni motor) Indukcija električne napetosti 5. IZMENIČNE VELIČINE Osnovni pojmi (t, U ef, T, f,, φ ) Izmenični krogi (R, L, C) Trifazni sistemi pozna magnetilno krivuljo in histerezno zanko; razume razlike med magnetnimi materiali na osnovi različnih magnetilnih krivulj; poglobi znanje o magnetnih poljih in njihovih učinkih; spozna uporabnost magnetnega polja v pretvornikih energije; pozna fizikalno sliko in uporabo sile na feromagnetno telo, silo na tokovodnik in sile med dvema vzporednima tokovodnikoma; zna opisati pojav indukcije v tuljavi in praktično uporabo indukcije v elektrotehniki; zna opredeliti pojme trenutna, maksimalna, srednja in efektivna vrednost, perioda, frekvenca, krožna frekvenca ter njihove oznake in enote; pozna fazne razmere med dvema električnima veličinama; pozna izmenične veličine in njihov vpliv na pasivne elemente in njihove vezave; pozna pojme ohmska, induktivna, kapacitivna upornost in njihovo frekvenčno odvisnost; pozna fazne razmere v vezju z idealnimi RLC elementi; pozna, kaj so delovna, jalova in navidezna moč, pozna oznake in enote; zna opisati pojem in pomen resonance v razvija notranjo motivacijo za spremljanje informacij in za izobraževanje o zaščiti pred škodljivimi učinki močnih magnetnih polj; razume matematiko kot uporabno vedo in orodje za analizo in opisovanje fizikalnega delovanja; razume nujnost natančnejše analize elementov, sistemov, previdnosti in strokovnosti pri izvajanju eksperimentov in meritev z upoštevanjem pogojev merjenja in lastnosti merilnih instrumentov; sprejema način skupinskega dela kot prednost; učinkov. Vaja: Določanje oblike konkretnega magnetnega polja elektromagneta. Izračun sile in inducirane napetosti ter določitev smeri. Poskus: Opazovanje izmenične napetosti na osciloskopu. Poskus: opazovanje faznih razmer na osciloskopu. Primeri računanja veličin v izmeničnem krogu z idealnimi elementi R, L in C. Stran 4 od 22

5 6. PREHODNI POJAVI RL in RC vezja Uporaba in neželeni učinki prehodnih pojavov 7. ENOSTAVNI IZMENIČNI KROGI Električni vodniki Stikalna tehnika, krmiljenje s tipkami, z releji in kontaktorji (grafično ponazarjanje električnih krogov, električni načrti) Varovanje električnih porabnikov Zaščita pred električnim udarom RLC vezju; pozna lastnosti in prednosti trifaznih sistemov pred enofaznimi; zna narisati kazalčni diagram tokov in napetosti v trifaznem sistemu; zna analizirati vezavo trifaznega sistema v povezavi z vrsto obremenitve; razume trifazno vrtljivo magnetno polje in njegove učinke; pozna princip delovanja trifaznega motorja in generatorja; zna narisati časovni potek toka in napetosti v RC in RL vezju ob vklopu oziroma izklopu na idealni tokovni ali napetostni generator; zna izračunati časovno konstanto RC in RL vezja; zna presoditi neželene učinke prehodnih pojavov; spozna električni vodnik kot sestavni del kabla, vrste električnih kablov in označevanje kablov po mednarodnih predpisih; zna dimenzionirati vodnike za enosmerne in izmenične električne kroge; spozna ročna stikala, tipke, releje in kontaktorje in kako z njimi krmilimo električne porabnike; se seznani z električnimi shemami oz. razvija sposobnost opazovanja in ustvarjalnega mišljenja v povezavi s sorodnimi učnimi vsebinami; razvija rutino za delo z električnimi elementi in napravami, obenem pa sprejema instrumente in merila kot glavni način zaznavanja sveta elektrotehnike; razvije odnos do uporabnosti materialov, ki jih srečamo v elektrotehniki; razvije občutek za pravilno ravnanje z elementi stikalne tehnike; se navadi na uporabo električnih načrtov, tehničnih Poskus: Opazovanje resonančnih pojavov na osciloskopu. Demonstracija vrtilnega magnetnega polja. Poskus: Opazovanje prehodnih pojavov na osciloskopu. Vaje: Izvedba vezav različnih porabnikov v enostavnih električnih tokokrogih (izvor, porabnik, stikalo, zaščita, 24 V, kratek stik, Stran 5 od 22

6 Razsvetljava 8. ELEKTRIČNI STROJI Transformatorji Generatorji Elektromotorji: sinhroni, asinhroni, koračni, linearni Kompenzacija jalove energije načrti; spozna grafične simbole, ki jih uporabljamo v električnih shemah; spozna vrste, možnosti in uporabnost varovanja električnih porabnikov (varovalke, instalacijski odklopniki, motorska zaščitna stikala, bimetalni releji); spozna ozemljitve, pomen ozemljila, zaščitnega vodnika in povezovanja prevodnih delov (izenačitev potenciala); spozna zaščitno tokovno stikalo; spozna izvedbo klasičnih instalacijskih stikov za razsvetljavo (enostavni stik, serijski izmenični, križni) in uporabo senzorjev gibanja osvetljenosti itn.; spozna pomembnost transformatorja kot stroja; spozna probleme prenosa električne energije na večje razdalje; zna ovrednotiti prednosti spreminjanja napetostnega nivoja izmenične napetosti; zna razložiti delovanje idealnega transformatorja in njegove lastnosti; predstavi zgradbo transformatorja, osnovne konstrukcijske dele in uporabljene materiale; obvlada temelje delovanja generatorja in motorja v različnih načinih delovanja; opiše zgradbo in vrste asinhronskih strojev; predstavi delovanje asinhronskega motorja v praznem teku, pri obremenitvi in kratkem navodil itd.; se zaveda nevarnosti pred električnim udarom; se navadi na red in disciplino pri delu; upošteva varnostne ukrepe pri delu z napravami pod napetostjo; sprejema varnostne ukrepe pri delu z napravami pod visoko napetostjo; prepoznava visokonapetostne in energijske naprave že po izvedbi ohišja, teži, izvedbi izolacije in poleg predpisanih varnostnih ukrepov upošteva dodatno mero previdnosti; prepoznava elemente in naprave trifaznega sistema; razume pomen teoretičnega znanja za razumevanje delovanja električnih strojev; spoznava lastnosti in uporabno vrednost asinhronskega zaščitno vezje, stikalo, porabnik, žica, elektrolit, telo, zemlja ). Vezave osnovnih vezij za razsvetljavo, serijski stik, križna in izmenična vezava. Demonstracijski prikaz: preizkus praznega teka enofaznega transformatorja; preizkus kratkega stika enofaznega transformatorja. Uporaba računalniškega simulacijskega programa. Karakteristika praznega teka sinhronskega generatorja. Stran 6 od 22

7 stiku; primerja obratovanje motorja v vezavi zvezda in trikot; zna našteti nazivne podatke elektromotorja in opisati njihov pomen; pozna zgradbo enofaznega asinhronskega motorja; pozna lastnosti enofaznega kondenzatorskega motorja; opiše zgradbo enosmernega stroja; razloži delovanje enosmernega motorja v tipičnih obratovalnih stanjih; razloži delovanje izmeničnega kolektorskega motorja; zna priklopiti univerzalni motor na enosmerno in izmenično napetost; razloži delovanje sinhronskega motorja, njegove lastnosti in prevzem motorske obremenitve; analizira problematiko in uporabno vrednost koračnih motorjev; spozna možnosti priključevanja električnih motorjev na električno omrežje (v vezavi zvezda, trikot, daljinski vklop, smer, menjalno stikalo zvezda trikot); motorja; razvija sposobnost izražanja na specifičnem strokovnem področju; pridobi občutek izvedbe priklopa porabnikov na omrežje; Demonstracija nastanka vrtilnega magnetnega polja z dvo- in trifaznim prostorsko porazdeljenim navitjem. Preizkus trifaznega asinhronskega motorja v praznem teku. Zagon asinhronskega motorja (direktni zvezda - trikot, s frekvenčnim pretvornikom). Spreminjanje števila vrtljajev enosmernega stranskoveznega motorja. Priključevanje univerzalnega motorja na enosmerno in izmenično napetost. 9. POLPREVODNIKI IN UPORABA pozna grob princip zgradbe polprevodnika zna ovrednotiti povezave med Vaja: Stran 7 od 22

8 Dioda, bipolarni tranzistor, MOSFET Krmilni elementi (Tiristor, IGBT, polprevodniški releji) Opto in optosklopni elementi Ojačevalnik, operacijski ojačevalnik 10. ELEKTRONSKA VEZJA RC filtri in PN spoja in posledice pri prevodni in zaporni polarizaciji PN spoja; zna narisati in razložiti U - I karakteristiko glavnih polprevodniških elementov: dioda, diac, triac, varistor zna pojasniti delovanje pol- in polnovalnega usmernika, eno in trifaznega sistema; pozna zgradbo in pozna delovanje in karakteristiko bipolarnega tranzistorja; pozna napetostno, tokovno in močnostno omejitev v medsebojni povezavi in posledice; pozna zgradbo in zna razložiti delovanje in karakteristiko MOSFETa; pozna močnostne krmilne elemente; pozna opto elemente in njihovo uporabo zna razložiti pomen osnovnih tehničnih podatkov ojačevalnikov; zna narisati frekvenčni potek ojačanja (faznega kota in amplitude med vhodnimi in izhodnimi veličinami); spozna simbol, standardne priključke operacijskega ojačevalnika in glavne značilnosti parametre; pozna načine napajanja in zna opisati tipske lastnosti operacijskega ojačevalnika na osnovi podatkov iz kataloga spozna funkcije, izvedbe in principe delovanja električnih filtrov (pasivnega, aktivnega, kristalnega); pojasni princip pozitivne povratne vezave in karakteristikami in delovanjem elektronskih komponent; razlikuje med idealnimi in realnimi predstavami elektronskih komponent; se navaja na rabo katalogov in strokovne literature ter podatkov na svetovnem spletu; povezuje nova teoretična znanja s praktičnimi izkušnjami; se zaveda uporabe integracije elementov in njihove uporabe v elektroniki; razume logiko povratnega delovanja na poljuben sistem in analogijo med tehniškim in Merjenje karakteristik polprevodniških elementov. Simulacijska vezja polprevodniških elementov in vezij. Vaja: Simulacija ali demonstracija delovanja Stran 8 od 22

9 Oscilatorji Napajalniki, stabilizatorji Preklopni napajalniki Brezprekinitveno napajanje (ups) Vezja za regulacijo motorjev 11. MEHANIKA ZVEZNE SNOVI Razdelitev na statiko, trdnost in dinamiko Ponovitev definicije sile ter razstavljanja in sestavljanja sil pogoje za realizacijo oscilatorjev; zna razložiti delovanje enostavnih RC in LC oscilatorjev; pozna princip delovanja, glavne elemente in zahteve močnostnih usmernikov; razume in zna razložiti princip stabilizacije in razliko med napetostnimi in tokovnimi stabilizatorji; zna razložiti princip stabilizacije napetosti z Zener diodo in tranzistorski stabilizator ter spremenljivo izhodno napetost; pozna linearna IC vezja in integrirane stabilizatorje za stabilizacijo toka in/ali napetosti; loči, razume in zna razložiti lastnosti, zgradbo in princip delovanja linearnih in stikalnih stabilizatorjev (napajalnikov); zna razložiti princip delovanja in uporabe sistemov za brezprekinitveno napajanje; zna opisati glavne značilnosti frekvenčnih pretvornikov za pogon, krmiljenje vrtljajev in moči izmeničnih motorjev zna razdeliti zvezno snov na trdna telesa in tekočine (kapljevine in pline), ločiti veje mehanike; zna povezati pojem sile z obtežbo trdnih teles; zna definirati silo kot vektor v ravnini; zna grafično in analitično razstaviti silo na dve komponenti; zna grafično in analitično sestaviti več sil; drugim sistemom; razume razloge za vedno večjo uporabo stikalnih stabilizatorjev; se zaveda zahtev ekonomike za zmanjševanje dimenzij, mase in cene za kvalitetno energijo in po povečevanju zanesljivosti delovanja; se navaja na spremljanje in kritično sprejemanje novosti in tehnologij; se zave, da nas obkroža snov v različnih stanjih in da različna stanja teles obravnavajo različne veje mehanike; nekaterih sistemov napajanja, stikalnega stabilizatorja, razsmernika, krmiljenega usmernika. Demonstracija delovanja sistema za brezprekinitveno napajanje in pretvornika za napajanje asinhronih motorjev. Vaja: Meritve sile. Stran 9 od 22

10 12. SILE IN MOMENTI V RAVNINI Statični moment sile Dvojica sil Ravnotežje splošnega sistema sil 13. STATIČNE VELIČINE PREREZOV Definicija prečnega prereza Težišča ploskovnih likov Aksialni vztrajnostni in odpornostni moment prereza 14. NOSILNI SISTEMI V RAVNINI Definicija nosilnega sistema v ravnini Podpore Obtežbe (vrste zunanjih obremenitev) zna razložiti pojma statični moment sile, dvojico sil; zna zapisati izraz za statični moment sile s skico, statičnemu momentu sile pa določiti predznak s pravilom vijaka, zna zapisati in razložiti ter uporabiti momentno pravilo, zna ugotoviti, ali je telo, ki je obteženo s splošnim sistemom sil, v ravnotežju; zna definirati prečni prerez telesa; zna povezati momentno pravilo z enačbami za določitev koordinat težišč; zna računsko določiti lego težišča ravninskim sestavljenim ploskovnim likom; zna definirati aksialni vztrajnostni in odpornostni moment osnovnih prerezov; zna izračunati aksialni vztrajnostni in odpornostni moment sestavljenih, vsaj enkrat somernih prerezov; zna definirati nosilni sistem; zna opisati možne primere obtežbe; zna pojasniti pojem podpore ter odvisnost med vrsto podpore in številom in razvija sposobnost povezovanja teorije s primeri v praksi - s skupinskim eksperimentalnim delom se razvijajo kooperativni odnosi, logično mišljenje, natančnost, vedoželjnost, vztrajnost, objektivnost, domiselnost, iznajdljivost in psihomotorične spretnosti; navaja se na uporabo ustrezne literature; razvija sposobnost povezovanja teorije s primeri v praksi, navaja se na povezovanje vsebin in se nauči iskati podatke v tabelah; pridobiva občutek za ocenitev obremenitve nosilnih elementov glede na zunanje znane obremenitve, pridobiva Vaje: Moment sile ( vključuje eksperimentalno delo, analitičen postopek in obravnavo primera z didaktično programsko opremo ter analizo primerov; merjenje momenta sile). Vaja: Področje škripca. Vaje: Določanje težišča ploskovnih likov (vključuje eksper. delo, analitičen postopek in obravnavo primera z didaktično programsko opremo ter analizo primerov). Vaje s področja reakcij pri nosilcih (delo vključuje Stran 10 od 22

11 Zunanja statična določenost Reakcije pri statično določenih nosilnih sistemih 15. PREČNI PREREZ IN NOTRANJE OBREMENITVE V ELEMENTIH NOSILNIH SISTEMOV Nosilci (konzolni in dvostransko podprti) 16. OSNOVNI POJMI TRDNOSTI Deformabilno telo Napetosti in deformacije Vrste obremenitev Normalne in tangencialne napetosti Vzdolžne in prečne deformacije Diagram - Hookov zakon usmeritvijo reakcij; zna definirati in razložiti pojem statične določenosti; zna opisati in skicirati konstrukcijske izvedbe različnih podpor in stikov med elementi nosilnih sistemov; zna izračunati reakcije; zna navesti osnovne lastnosti konstrukcijskih elementov; pozna razlike med nosilcem, palico in vrvjo; zna vpeljati notranje sile in momente, ki uravnotežajo obravnavani del nosilnega sistema z zunanjimi silami; zna analitično določati potek notranjih sil in upogibnih momentov vzdolž osi nosilca brez prevesnega polja, s prevesnim poljem in konzolnimi nosilci; zna z diagrami prikazati potek notranjih sil in upogibnih momentov vzdolž osi nosilca; zna opisati možnosti uporabe paličnih nosilcev; zna definirati deformabilno telo ter model elastičnega in plastičnega telesa; zna opisati vsebino in naloge nauka o trdnosti; zna definirati napetost in lastnosti realnega telesa; zna ugotoviti napetostna stanja glede na znano obremenitev telesa; občutek za natančnost ob primerjavi rezultatov, dobljenih s programsko opremo; pridobiva občutek za ocenitev notranjih obremenitev nosilnih elementov glede na znane zunanje obremenitve, pridobiva občutek za natančnost ob primerjavi rezultatov, dobljenih s programsko opremo; razvije sposobnost prepoznavanja in razumevanja osnovnih zakonitosti v trdnosti; eksperimentalno delo, analitičen postopek in obravnavo primera z didaktično programsko opremo ter analizo primera). Vaje: Notranje sile v nosilcih in palicah paličnega nosilca (vključuje eksperimentalno delo in analitičen postopek ter analizo primera). Obravnavajo se osnovni primeri čistega paličnega nosilca. Vaje iz meritev natezne trdnosti različnih materialov in analiz diagramov - za jeklo. Stran 11 od 22

12 Dopustna napetost 17. NAPETOSTI V KONSTRUKCIJSKIH ELEMENTIH Natezna napetost in deformacije, dimenzioniranje konstrukcijskih elementov Tlačna napetost in deformacije, dimenzioniranje konstrukcijskih elementov Temperaturna napetost in deformacije zaradi spreminjanja temperature elementa Površinski tlak - normalna napetost na stičnih površinah Strižna napetost veznih elementov, napetost pri prebijanju materiala Upogibna napetost Določanje robne upogibne napetosti za enostavne in sestavljene (vsaj enkrat somerne) prereze, dimenzioniranje somernih prečnih prerezov nosilcev Vzvojna napetost, deformacije, dimenzioniranje krožnih polnih in votlih prerezov zna opisati relativne vzdolžne in prečne deformacije; zna skicirati in pojasniti - diagram za mehko jeklo; zna definirati Hookov zakon in območje veljavnosti le-tega, pojasniti povezavo med natezno trdnostjo in dopustno napetostjo zna preračunati in dimenzionirati natezno ali tlačno obremenjene konstrukcijske elemente; zna izračunati deformacije natezno ali tlačno obremenjenih elementov; zna pojasniti vpliv temperaturne razlike na napetost in deformacijo telesa; zna kontrolirati enakomerno porazdeljeni površinski tlak na stičnih površinah konstrukcijskih delov; zna dimenzionirati strižno obremenjene elemente za konstrukcijske zveze, izračunati potrebno strižno silo za prebijanje (štancanje) materiala; zna pojasniti čisti upogib, opisati upogibnico, nevtralno ravnino in nevtralno os prereza; zna skicirati in pojasniti diagram upogibne napetosti po prerezu nosilca; zna izračunati robno upogibno napetost pri enojnem upogibu, razložiti vpliv oblike prereza na nosilnost upogibno obremenjenega nosilca; zna skicirati in pojasniti diagram; vzvojne se navaja na uporabo ustrezne literature (učbenik, strojniški priročnik, drugo strokovno literaturo) in razvija samozavest; pridobi občutek za optimalno izbiranje materialov za posamezne obremenitve konstrukcijskih elementov; spoznava pomen povezave znanj iz statike in trdnosti, razvija kreativnost in inovativnost s pomočjo uporabe računalniških programov pri reševanju kompleksnejših nalog; pridobi občutek za optimalno izbiranje materialov za posamezne obremenitve konstrukcijskih elementov; Laboratorijske vaje: Prikaz obremenitev, ki povzročajo natezne ali tlačne napetosti. Merjenje deformacij upogibno obremenjenih nosilcev in kontrola s pomočjo programske opreme. Merjenje vzvojnih deformacij. Stran 12 od 22

13 18. SESTAVLJANJE NORMALNIH NAPETOSTI Natezna in upogibna napetost Tlačna in upogibna napetost 19. STROJNI ELEMENTI Vijaki, matice, gredi, osi. Nerazstavljive zveze Kovice Zvari Razstavljive zveze Toge gredne vezi Elastične gredne vezi Izravnalne gredne vezi- kardan Sklopke 20. KINEMATIKA TOČKE Osnovne fizikalne veličine Kroženje točke napetosti za okrogli prerez; zna iz moči in vrtilne frekvence izračunati vrtilni moment na gredi; zna izračunati vzvojno napetost za okrogli prerez; zna dimenzionirati okrogle polne in votle prereze, zna izračunati vzvojno deformacijo; zna skicirati in pojasniti diagrame napetosti za primer sestavljenih normalnih napetosti; zna izračunati rezultirajočo napetost sestavljenih normalnih napetosti; zna pojasniti delovanje grednih vezi in sklopk; zna skicirati in risati osnovne strojne elemente in izdelati sestavne risbe, zna dimenzionirati obremenjene strojne dele glede na dopustne napetosti in na dopustne deformacije; poglobi osnovne fizikalne veličine pri gibanju, ki jih je spoznal pri fiziki: tir, pot, čas, hitrost in pospešek; zna razstaviti in sestaviti vektorja hitrosti in pospeška; zna definirati normalni in tangencialni spoznava pomen korelacije znanj, razvija občutek doslednosti pri reševanju kompleksnejših nalog, pridobiva občutek osebne, poklicne in delovne odgovornosti; spoznava pomen povezave strokovnih znanj, razvija kreativnost in inovativnost s pomočjo uporabe računalniških programov, pridobi občutek za optimalne rešitve pri izbiranju materialov in oblik strojnih elementov; spoznava pomen korelacije znanj, razvija psihomotorične spretnosti in potrebo po kreativnem razmišljanju ter začuti potrebo po poglabljanju znanj (poudarek je na Računalniška demonstracija primera prostorsko obremenjenega konstrukcijskega elementa. Računalniška demonstracija risanja in predstavljanja strojnih elementov in sklopov. Vaja: Gibanje telesa na strmini. Stran 13 od 22

14 21. KINEMATIKA TOGEGA TELESA Vrtenje teles okoli stalne osi Mehanski prenosniki gibanja 22. KINETIKA TOČKE Newtonovi zakoni Vztrajnost D Alembertovo načelo Delo in energija Kinetična energija Potencialna energija pospešek; definirati enakomerno kroženje točke; definirati kotno hitrost in vrtilno frekvenco; narisati pospešek in obodno hitrost točke; izračunati kinematične veličine pri enakomernem kroženju točke; definirati pojem rotacija togih teles; določiti hitrosti in pospeške posameznih točk togega telesa pri rotacijskem gibanju; definirati in izračunati prestavno razmerje pri jermenskem, verižnem, tornem in zobniškem prenosniku; opisati prenosnike in izračunati veličine (premer jermenice, vrtilno frekvenco, število zob, prestavno razmerje i) pri le-teh; zna uporabiti Newtonove zakone pri reševanju enostavnih praktičnih nalog kinetike s področja strojništva; zna pojasniti pojem vztrajnosti; zna uporabiti D Alembertovo načelo za izračunavanje sil in pospeškov; zna definirati in izračunati delo sile; analitičnih postopkih reševanja nalog); spozna pomen korelacije znanj z ostalimi strokovnimi predmeti (ENE, TEH); razvija sposobnost prostorskega opazovanja gibanja in logičnega razmišljanja; s poznavanjem stroke razvija samozavest, samoiniciativnost in s tem povečuje zanesljivost in skrb za delo (učenje, poglabljanje znanj) ter kvaliteto dela, oprto na strokovnost; pridobiva občutek za natančno delo, potrebo po kreativnem razmišljanju in analizi rezultatov; rešuje naloge in analizira ter vrednoti rezultate, kar spodbuja interes za razvojno in raziskovalno delo; razvija sposobnosti, ki spodbujajo odgovornost do tehniške stroke in ohranjanje Vaja: Določitev prestavnega razmerja. Vaja: Drsenje telesa na strmini z upoštevanjem trenja. Stran 14 od 22

15 Zakon o ohranitvi mehanske energije Moč Izkoristek Kroženje Centrifugalna sila Mehanizmi Preračuni gibanj Mehanizmi za spremembo gibanja Prestavna razmerja 23. KINETIKA TOGEGA TELESA Masni vztrajnostni moment Kinetična energija pri vrtenju teles okoli stalne osi Verige verižna gonila Izvedbe verižnih gonil Jermenska gonila Izvedbe jermenskih gonil in uporaba Oblike jermenov Spajanje ploščatih jermenov Preračuni jermenskih gonil Oblikovanje ploščatih jermenic Oblikovanje klinastih jermenic Zobniška gonila - splošno Valjasti zobniki Stožčasti zobniki Polžasta gonila Torna gonila Torna gonila s stalnim prestavnim razmerjem zna izračunati kinetično in potencialno energijo masne točke; zna pojasniti in uporabiti zakon o ohranitvi mehanske energije; zna definirati in izračunati moč in izkoristek - s poudarkom na praktičnih strojniških primerih; zna izračunati pridobljeno in potrebno moč pri upoštevanju izkoristka; zna izračunati vrtilne frekvence rotirajočih delov in hitrosti gibanj delov mehanizmov; zna pojasniti pojem vztrajnosti pri vrtenju teles; zna izračunati masni vztrajnostni moment teles enostavnih oblik (npr. valja): zna izračunati kinetično energijo vrtečih se teles; zna narisati verižno, jermensko, zobniško ali torno gonilo; zna izbrati in dimenzionirati vlečni element gonila. zdravega okolja; z reševanjem širše zastavljenih nalog razvija sposobnosti za kooperativne odnose v skupini; dobiva občutek odgovornosti do tehniške stroke. Vaja: Masni vztrajnostni moment valja (koluta). Stran 15 od 22

16 Torna gonila z brezstopenjskim spreminjanjem vrtilne frekvence 24. OSNOVNI POJMI HIDROMEHANIKE Fizikalne lastnosti kapljevin Realne in idealne kapljevine 25. OSNOVNI ZAKONI HIDROSTATIKE Hidrostatični tlak Pascalov zakon Osnovna enačba hidrostatike 26. OSNOVNI POJMI HIDRODINAMIKE Osnovne veličine, vrste pretokov Reynoldsovo število 27. PRETAKANJE IDEALNE KAPLJEVINE Kontinuitetna enačba Bernoullijeva enačba pozna fizikalne lastnosti tekočin in zna ločevati med realno in idealno kapljevino; zna razložiti Newtonov zakon viskoznega trenja; zna definirati hidrostatični tlak; zna ločevati med absolutnim tlakom in relativnim tlakom; zna pojasniti osnovne zakone hidrostatike; zna izračunati hidrostatični tlak; zna uporabiti zakone hidrostatike za reševanje praktičnih nalog; zna definirati tokovno cev, pretočni prerez, pretočno hitrost, prostorninski pretok, tokovnico, stacionarni in nestacionarni tok, laminarni in turbulentni tok, izračunati Reynoldsovo število; zna definirati in razložiti kontinuitetno enačbo; zna definirati in razložiti Bernoullijevo enačbo; pozna in določi vrste pretokov, zna izračunati iztočne in pretočne hitrosti v cevovodu; zna uporabiti kontinuitetno enačbo in Bernoullijevo enačbo pri Venturijevi cevi in hidravlični nategi; s poznavanjem stroke razvija samozavest in samoiniciativnost ter s tem poveča svojo zanesljivost pri delu in skrb za nadaljnje delo bolj poglobljeno učenje; razvija samozavest in psihomotorične spretnosti (praktični izračuni, zaokroževanje rezultatov, logično razmišljanje); navaja se na opazovanje naravnih pojavov in jih skuša z logičnim razmišljanjem razložiti; z reševanjem nalog in analizo rezultatov študent razvija sposobnosti, ki spodbujajo njegov osebni razvoj in interes za razvojno in raziskovalno delo; 28. CEVOVODI - IZVEDBE zna definirati in pojasniti vzroke za linijske pridobiva občutek za Vaje: Vezne posode, Pascalov zakon, pretvorniki tlaka. Vaja: Laminarni in turbolentni tok. Vaja: Venturijeva cev ali hidravlična natega. Stran 16 od 22

17 STACIONARNI TOK TEKOČIN V CEVEH S TRENJEM Zakon o ohranitvi mehanske energije Linijske izgube v cevovodih Lokalne izgube Zveze cevi Odpori pri gibanju teles v tekočini in v zraku 29. TRANSPORTNE NAPRAVE Elementi transportnih naprav Dvigala Konstrukcijske izvedbe dvigal Preračuni dvigalnih naprav Žerjavi Nosilnost, stabilnost žerjavov, hitrosti gibanj, moč preračuni Transporterji Žičnice Transportna vozila Varnost pri delu 30. OSNOVNI POJMI V TERMODINAMIKI TD in pomen energije Različne oblike energije Veličine stanja sistema Ničti zakon TD Prvi zakon termodinamike Specifične toplote snovi (plinov) Izračun toplote Absolutno (volumsko) delo Poznavanje pojmov: notranja energija, izgube; zna definirati in pojasniti vzroke za linijske izgube lokalne izgube; pozna veličine, od katerih je odvisen odpor gibanja teles v tekočini; zna izračunati silo za gibanje telesa v tekočini; spozna strojne elemente oziroma sestavne dele transportnih naprav; pozna vrste in delovanje dvigal; pozna vrste in delovanje žerjavov; pozna delovanje in delitev transporterjev; pozna pogon in sestavne dele žičnic; pozna vrste transportnih vozil in varnost pri delu; zna odpraviti manjše napake pri napravah; natančno definira nove pojme, ki so potrebni za razumevanje nove snovi; pozna pomembnost ničtega zakona in ga zna uporabiti pri pravilnem merjenju temperature; natančno definira pojem specifične toplote in zna izračunati toploto; natančno definira pojma toplota in absolutno delo; pojasni definicije tehničnega dela in ga razlikuje od absolutnega dela; natančnost, kreativno razmišljanje, vrednotenje in se navaja na delo s priročnikom ter začuti potrebo po poglabljanju in povezovanju znanj; začuti potrebo po poglabljanju znanj; pridobiva občutek za delo s transportnimi napravami in sposobnosti za vzdrževanje transportnih naprav; razvija sposobnost logičnega (abstraktnega) razmišljanja in sklepanja; zna poiskati pravilne strokovne razlage in rešitve problemov; razvija natančnost pri izračunih in se zaveda verižnega vpliva pogreškov; razvija čut za ekonomičnost, natančnost in ustvarjalnost v stroki; Občasno se bodo vsebine izvajale v računalniški učilnici z mrežno povezavo s poudarkom na računalniških simulacijah danih vsebin in interaktivnosti študentov. Stran 17 od 22

18 entalpija in tehnično delo Zapis prvega zakona za TD sisteme Lastnosti homogenih snovi Agregatne spremembe homogene snovi Razumevanje diagramov (T - v, p - v, p - T) Uporaba tabel (nasičena para, kapljevina in pregreta para) Poznavanje plinske enačbe Drugi zakon termodinamike Toplotni stroji Hladilni stroji in toplotne črpalke Entropija Povračljivost in nepovračljivost procesov Toplotni diagram in tabele z entropijo izračuna spremembo notranje energije in entalpije. spremlja agregatne spremembe v ustreznih diagramih; odčita veličine stanja iz ustreznih tabel (tlak, temperatura, spec. volumen entalpija); izračuna veličine stanja mokre pare; razlikuje pojma idealnega in realnega plina v področju pregrete pare; opiše princip delovanja toplotnega in hladilnega stroja oz. toplotne črpalke; na preprostih primerih pojasni osnovne teze drugega zakona TD; prikaže preobrazbe in procese v toplotnem diagramu; pojasni definicijo in pomen entropije ter našteje vzroke za njeno spreminjanje; usvaja sposobnost komuniciranja v skupini oz. v razredu; razvija inovativnost; se zaveda pomena agregatnih sprememb v naravi in tehniki in povezave z notranjo energijo (temperaturo) snovi; se zaveda omejenih naravnih možnosti in izkoristkov pri delovanju toplotnih strojev; se zaveda potrebe po uporabi dodatne strokovne literature; se zaveda pomena varčne rabe elektr. energije in ekonomičnosti toplotne črpalke; osvaja abstraktni pojem entropije procesa in preobrazbe; Vaje: Določanje srednje specifične toplote. Vaja: Izračun toplote, toplotnega toka. Vaje: Izračun absolutnega (volumskega) dela v zaprtem TS. Vaje: Uporaba tabel in diagramov za agregatne spremembe - uparjanje. Vaja: Izračuni toplote, toplotnih tokov. Vaja: Uporaba plinske enačbe za idealne pline. Prikaz predstavitve, demonstracije, računalniške simulacije delovanja in uporabe toplotnih in hladilnih strojev. Stran 18 od 22

19 31. POGONSKI STROJI IN AGREGATI Kompresorji Kompresorska postaja Črpalke 32. HLADILNI SISTEMI Sestavni deli hladilnega sistema Toplotna črpalka spozna vrste in princip delovanja kompresorjev; se nauči izbirati kompresorje iz katalogov; spozna osnovne elemente kompresorske postaje; spozna vrste in princip delovanja črpalk; nariše Q H diagrame za različne tipe črpalk; se nauči izbirati črpalke iz katalogov; definira hladilno in grelno število; spozna osnovne elemente in njihovo funkcijo v hladilnem sistemu; razlikuje hladilne procese različnih sistemov; spozna osnovni princip delovanja toplotne črpalke; usvaja nove tehnologije pogonskih agregatov; se zaveda prednosti novih pogonov; se zaveda pomena kompresorskih postaj; krepi ekološko zavest pri uporabi hladiv; spodbuja k varčevanju z električno energijo na področju hlajenja in ocenjuje kvaliteto hladilnih naprav; Vaja: Izračun ekonomičnosti toplotne črpalke. Vaja: Izračun spremembe entropije. Vaja: Uporaba T s, h s, diagramov. Prikaz vrst in delovanja kompresorjev z modeli oz. z računalniško simulacijo. Ogled kompresorske postaje. Prikaz posameznih delov in procesa hlajenja na učnem primeru hladilnika oz. toplotne črpalke. Ogled proizvodnje hladilnikov in hladilnih omar. Stran 19 od 22

20 33. VIRI ENERGIJE IN ZGOREVANJE GORIV Goriva in princip zgorevanja Teoretično in dejansko zgorevanje (Orsat) Razmernik zraka in vpliv na izkoristek kurišča in emisije Zgorevalna toplota oz. kurilnost Pomen temperature zgorevanja Parni kotli Vrste parnih kotlov 34. PRENOS TOPLOTE Obvlada prevod toplote (kondukcija) Obvlada prestop toplote (konvekcija) Obvlada prehod toplote spozna in ovrednoti uporabnost virov toplote; pojasni razliko med teoretičnim (popolnim) in dejanskim (nepopolnim) zgorevanjem; pojasni pojma zgornja in spodnja kurilnost; zapiše energijski zakon za zgorevanje; izračuna letno porabo in ceno energije; spozna osnovne konstrukcijske zasnove parnih kotlov; spozna osnovne vrste parnih kotlov; pojasni zakon prevoda toplote in ovrednoti različne snovi glede na lastnosti prevajanja toplote; pojasni zakon prestopa toplote in razloži vpliv različnih parametrov na koeficient prestopa ; zapiše enačbe za izračun toplotnega toka pri prehodu toplote skozi steno (ravno, ukrivljeno, večplastno). se zaveda ekološkega vpliva emisij (topla greda) zgorevalnih procesov na okolico; sprejema temeljno varstvo okolja in zdravja ljudi; kritično vrednoti vpliv kurišč na pojav tople grede; se zaveda pomena pravilne nastavitve kurilnih naprav; se zaveda problematike slabe toplotne izolacije stavb, toplotnih mostov in s tem velikih toplotnih izgub; krepi ekološko zavest in skuša zmanjšati porabo toplotne energije, s tem pa tudi onesnaževanja okolja. Vaja: Uporaba tabel, določanje sestave goriv, razmernika zraka, izkoristka zgorevanja in zgornje in spodnje kurilnosti. Vaja: Izračun in analiza sestave dimnih plinov. Vaja: Vpliv obremenitve in razmernika zraka na izkoristek kurišča. Ogled večjega parnega kotla. Vaja: Izračun prevoda toplote. Vaja: Izračun prehoda toplote (določanje in analiza prehod koeficienta - k) v računalniški učilnici ob uporabi ustrezne programske opreme. Stran 20 od 22

21 5) SEZNAM LITERATURE IN DRUGIH VIROV Avčin, F., Jereb, P.:Preizkušanje električnih strojev, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana, Brechmann, G.: Elektrotehniški priročnik, Viharnik, Ljubljana, Rohlfing,H.,F.: Priročnik za elektrotehniko in elektroniko, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana, Jereb, P.: Osnove električnih strojev (Osnove elektrotehnike V), Fakulteta za elektrotehniko v Ljubljani, Ljubljana, Kastelec, L.: Elektronska vezja I.,II.,III, Ljubljana, Kralj, A., Šuhel, P.: Elektronski sestavni deli in sestav, ZAFER, Leonardis: Ojačevalniki, ZAFER Logonder, R., Simović, S.: Zbirka nalog iz osnov elektrotehnike I, Srednja elektro in strojna šola, Kranj, Lorencon, R.: Elektronski elementi in vezja, Studio Maya, Ljubljana, Ravnikar, I., Električne instalacije, Tehniška založbe Slovenije, Ljubljana, 1999 Vučko, B.: Zbirka nalog iz osnov elektrotehnike II, Zavod Republike Slovenije za šolstvo, Ljubljana, Žalar, Z.: Osnove elektrotehnike I, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana, Žalar, Z.: Osnove elektrotehnike II, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana, Wedam: Elektronika I, ZAFER Prispevki iz revij: ELEKTOR, SVET ELEKTRONIKE, ŽIVLJENJE IN TEHNIKA. Battestin, J.: Preskusi iz mehanike, Samozaložba, Ljubljana, Cvetaš, F.: Trdnost, TZS, Ljubljana, Herr, H.: Nauk o toploti TZS, Ljubljana, Jordan, B.: Termodinamika, Dopisna delavska univerza, Ljubljana, Kraut, B.: Krautov strojniški priročnik, Littera picta, Ljubljana, Rant, Z.: Termodinamika knjiga za uk in prakso, UL, Fakulteta za strojništvo, Reknagel, Šprenger, Herman: Grejanje in klimatizacija 87, Građevinska knjiga, Beograd, Stropnik, J.: Dinamika, TZS, Ljubljana, Stropnik, J.: Hidromehanika, TZS, Ljubljana, Stropnik, J., Šterk, P., Juhart, K.: Statika, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana, Tuma, M.: Energetski stroji in naprav, Fakulteta za strojništvo, Ljubljana, Tuma, M.: Energetski sistem, Fakulteta za strojništvo, Ljubljana, ) MATERIALNI POGOJI Predavalnica, ki omogoča frontalno obliko predavanj ter izvedbo demonstracij in poskusov. Opremljena naj bo z demonstracijskim pultom, LCD projektorjem, osebnim računalnikom s pripadajočo programsko opremo ter povezavo z internetom. Laboratorij za laboratorijske vaje z ustrezno opremo, ki omogoča izvedbo predpisanih vaj. Nekatere vaje se zaradi specifične opreme izvajajo v delovnih organizacijah. Pri laboratorijskih vajah se študentje delijo v skupine po 15 študentov. Vaje v laboratoriju izvaja predavatelj višje šole. Pri vajah sodeluje laborant. Stran 21 od 22

22 7) POVEZANOST Z DRUGIMI PREDMETI Znanje Povezanost s predmetom Predmet Znanje Osnovni pojmi, tokokrogi ter električna in magnetna polja Meritve v mehatroniki Informacijske tehnologije Varnost in zdravje pri delu ter varovanje okolja Uporaba osnovnih merilnih inštrumentov ter preverjanje in vrednotenje rezultatov. Iskanje podatkov v katalogih in iz spleta ter primerjanje, vrednotenje in upoštevanje omejitev elektronskih elementov. Uporaba IKT tehnologije pri risanju vezalnih shem in simulacijah. Varna uporaba električne energije in upoštevanje varnostnih ukrepov. Električni stroji Mehatronika Tehniški predpisi in projektiranje Optimalna nastavitev elementov regulacijskih sistemov. Poznavanje nazivnih podatkov električnih strojev. Projektiranje manj zahtevnih krmilnih sistemov. Elektronski elementi in vezja Meritve v mehatroniki Mehatronika Preizkušanje delovanja elektronskih elementov in vezij. Upravljanje, nadzorovanje in kontrola tehnoloških procesov. Mehanika s transportnimi napravami in strojni elementi Mehatronika Robotski sistemi Meritve v mehatroniki Upravljanje, nadzorovanje in kontrola tehnoloških procesov. Ustrezna izbira tipa in zmogljivosti robota. Uporaba merilnih metod za merjenje električnih in neelektričnih veličin. Termodinamika Meritve v mehatroniki Uporaba merilnih metod za merjenje neelektričnih veličin. Ekonomika in menedžment Vodenje projektov, kalkulacije. podjetja Strokovna terminologija v tujem jeziku Terminologija v mehatroniki s poudarkom na osnovah elektrotehnike in strojništva ter obravnave strokovnih tem v tujem jeziku. Praktično izobraževanje Projektiranje, vodenje procesov, izdelava delovne dokumentacije. 8) POSEBNOSTI PRI Nekatere vaje se zaradi specifične opreme izvajajo v delovnih organizacijah. Stran 22 od 22