420-2012/01 – Modelování a simulace EZ (MS EZ)

Garantující katedraKatedra elektrotechnikyKredity6
Garant předmětuIng. Karel Chrobáček, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Karel Chrobáček, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník3Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
H1R15 Ing. Karel Chrobáček, Ph.D.
IVA10 doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 8+6

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

1. Studenti budou umět identifikovat a modelovat chování mechatronických systémů. Cíl je schopnost samostatně sestavit model mechatronického systému v prostředí Matlab Simulink a interpetovat výsledky numerických simulací. 2. Dále zvládnou sestavit modely elektrických sítí s různými zátěžemi a modelovat stavy těchto elektrických sítí v produktu ATP včetně vizualizace modelovaných stavů a jejich vyhodnocení.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Předmět je zaměřen na modelováni a simulaci provozních stavů elektrických sítí a zařízení na osobním počítači s využitím programových produktů ATP a MATLAB Simulink. Teoretická náplň předmětu se opírá o základní poznatky získané v odborných předmětech zaměřených na elektroenergetiku, elektrické stroje, přístroje, pohony a regulační techniku. Po absolvování předmětu bude student umět aplikovat simulace daného provozního stavu na elektrickém zařízení.

Povinná literatura:

1. Pivoňka P., Valouch V.:Inženýrské systémy v pohonech, Skriptum ČVUT Praha,2001 2. Manuály vybraných programových produktů (ATP,MATLAB,CANECO,SICHR apod)

Doporučená literatura:

1. Pivoňka P., Valouch V.:Inženýrské systémy v pohonech, Skriptum ČVUT Praha,2001 2. Manuály vybraných programových produktů (ATP,MATLAB,CANECO,SICHR apod)

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

• Protokoly z každé simulované úlohy zpracované na základě nasimulovaných hodnot z těchto modelování a jejich následného zpracování, zkompletování a vyhodnocení. • Průběžné ověřování znalostí studentů na početních cvičeních formou diskuse a dotazů s cílem aktivního zapojení studentů do výuky. Identifikovat, dedukovat a hledat řešení problémů a jejich interpretace studenty. • Kontrolní testy na řešení početních příkladů, popřípadě vybraných teoretických okruhů • Semestrální práce a projekty na zadané téma na základě výběru, přezkoumání, seřazení a konečné kompilace faktů a jejich zapracování do konečné formy zadané práce.

E-learning

Další požadavky na studenta

Další požadavky na studenta nejsou.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Přednášky a cvičení – plán 1. Úvod do předmětu, matematické modely EZ (Simulační programy, pojmy jako preprocesor, postprocesor, numerické simulace a problémy při numerických simulacích – problémy konvergencí, časový krok, druhy simulací AC obvodů, získání vstupních simulačních údajů, matematické modely prvků, spotřebičů a strojů). – 90 min. Cvičení – instalace programu EMTP-ATP, konfigurace prostředí, licence GNU - 90 min, nastavení pracovního prostředí pro spouštění simulací. 2. Grafický preprocesor ATPDraw, program PCPlot, (Seznámení s ovládáním, popis vlastností a parametrů prvků v ATPDraw, práce se soubory nápovědy, tvorba jednoduchých schémat) Cvičení – obvod s usměrňovačem – sestavení modelu dvoupulzního můstkového usměrňovače podle sylabu. Odladění chyb schématu, nastavení a spuštění simulace. 3. Modelování polovodičových prvků a obvodů (Princip funkce řízených a neřízených usměrňovačů, vznik a velikost harmonických na vstupu/ výstupu usměrňovačů, harmonická analýza vstupních a výstupních veličin, možnosti eliminace zkreslení výstupního napětí) Cvičení – obvod s usměrňovačem – sestavení modelu šestipulzního můstkového usměrňovače a volba vhodné vstupní tlumivky pro zadané zkreslení napětí v místě připojení. 4. Analýza elektrických obvodů programem EMTP-ATP (Teorie nutná pro modelování zkratů v sítích nn. Metodiky výpočtu, získávání vstupních údajů z norem) Cvičení – vyhledání vstupních údajů nutných pro simulace elektrických sítí nn/vn. Jednoduché výpočty. Program Sichr 7.0. 5. Sestavování programových schémat el. sítí a spotřebičů (modely BCTran – transformátor, LCC – Line Cable Constant – modelování vedení) Cvičení – simulace zkratů v sítích nn. 6. Ověřování kvalitativních ukazatelů elektrické energie v důsledku připojení nelineárních spotřebičů –tak zkreslení usměrňovače, řízený usměrňovač, řízený pulzní měnič Cvičení – modely řízeného usměrňovače, pulzního měniče, komutace. 7. Ověřování přechodných dějů na elektromechanických systémech. Shrnutí a prohloubení znalostí dynamických systémů. Používané typy regulátorů a jejich vlastnosti (používané typy členů a regulátorů v elektromechanických systémech – regulátory P, PI, PID, členy dopravní zpoždění, aperiodický člen 1. a 2. řádu, náhrada kmitavého členu dvojitým aperiodickým členem, bloková algebra přenosů, teorie regulace). Cvičení – v programovém produktu Matlab – zadání přenosové funkce, amplitudová a fázová charakteristika, výpočet přenosu otevřené a uzavřené regulační smyčky. 8. Základní zjednodušené matematické modely elektrických strojů – model DC motoru s cizím buzením a sériového DC motoru Cvičení – v programovém produktu Matlab – zadání přenosové funkce, amplitudová a fázová charakteristika, výpočet přenosu otevřené a uzavřené regulační smyčky motoru. 9. Simulace regulační struktury DC motoru s řízením v obvodu buzení Cvičení – sestavení modelu sériového DC motoru, sestavení modelu motoru s regulací shuntování obvodu buzení a kotvy 10. Sestavení modelu DC motoru napájeného z řízeného usměrňovače – model DC motoru a řízeného usměrňovače, model DC motoru a pulzního měniče – teorie fungování DC motoru a řízeného usměrňovače a DC motoru a pulzního měniče Cvičení – sestavení a ověření výše uvedených modelů, simulace chování a řízení pomocí ramp rychlosti (řízený, neregulovaný pohon) 11. Základní zjednodušené modely členů regulačních struktur a akčních členů – podřazená regulační smyčka proudu. – Teorie fungování smyčky proudu, určení přenosu a zesílení PI regulátoru Cvičení – sestavení podřazené regulační smyčky proudu, určení konstant regulátoru pomocí programu Matlab, přímé řízení momentu DC stroje. Výpočetní/experimentální nastavení regulátoru. 12. Simulace regulační struktury DC motoru s řízením v obvodu kotvy – nadřazená rychlostní smyčka. Teorie fungování smyčky rychlosti, určení přenosu a zesílení PI regulátoru Cvičení – sestavení regulační smyčky rychlosti, určení konstant regulátoru pomocí programu Matlab, přímé řízení otářek DC stroje pomocí regulace kotevního napětí. 13. Simulace regulační struktury AC motoru Cvičení – ukázka regulační struktury AC motoru s regulací buzení 14. Shrnutí látky, konzultace, rezervní týden Cvičení – zápočtový test, obhajoba projektu Projekty 1. Individuální zadání simulace ověřování zpětných vlivů polovodičových měničů na napájecí síť 2. Individuální zadání pro simulace elektromechanického systému Pro denní formu – zpracování referátu na zadané téma.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2010/2011 zimní semestr, platnost do: 2010/2011 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100  51
        Zápočet Zápočet  
        Zkouška Zkouška  
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2019/2020 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2018/2019 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2018/2019 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2017/2018 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2017/2018 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2016/2017 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2016/2017 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2015/2016 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2015/2016 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2014/2015 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2014/2015 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2013/2014 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2013/2014 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2012/2013 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2012/2013 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2011/2012 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2011/2012 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2010/2011 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2010/2011 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku