Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Materiały i technologie w przemyśle kablowym, elektroenergetyce i elektrotechnice
Course of study:
2019/2020
Code:
NIMN-1-706-s
Faculty of:
Non-Ferrous Metals
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Inżynieria Metali Nieżelaznych
Semester:
7
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż, prof. AGH Smyrak Beata (smyrak@agh.edu.pl)
Module summary

W ramach przedmiotu studenci poznają terminy, pojęcia i zagadnienia związane z własnościami materiałów oraz technologiami wytwarzania z nich wyrobów do zastosowań w elektroenergetyce, elektrotechnice i elektronice. Treści wykładu dotyczyć będą systematyki oraz charakterystyki własności materiałów metalicznych, ceramicznych oraz tworzyw sztucznych w aplikacjach związanych z przesyłem energii i sygnału elektrycznego.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Student potrafi samodzielnie ocenić możliwości wykorzystania materiałów dla elektroenergetyki oraz trendy w ich rozwoju IMN1A_K03, IMN1A_K02, IMN1A_K01 Oral answer,
Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Student potrafi projektować własności materiałów stosowanych w wyrobach dla elektroenergetyki, elektrotechniki i elektroniki IMN1A_U02, IMN1A_U03 Execution of a project,
Project
M_U002 Student potrafi przeprowadzić pomiary własności materiałów przewodzących oraz dokonać ich interpretacji i krytycznej analizy IMN1A_U04, IMN1A_U05 Completion of laboratory classes,
Report
M_U003 Student potrafi przeprowadzić badania własności różnych elementów urządzeń elektrycznych oraz dokonać interpretacji i krytycznej analizy wyników pomiarów IMN1A_U04, IMN1A_U05, IMN1A_U03 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Report
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student zna i rozumie podstawowe pojęcia, definicje oraz rolę inżynierii materiałowej w elektrotechnice IMN1A_W03, IMN1A_W02 Test results
M_W002 Student zna i rozumie własności i wymagania materiałów stosowanych na elementy przewodzące, nośne i izolacyjne IMN1A_W04 Test results
M_W003 Student zna i rozumie zasady i prawa związane z procesami kształtowania własności materiałów stosowanych w wyrobach dla elektroenergetyki, elektrotechniki i elektroniki IMN1A_W03 Test results
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 0 15 15 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student potrafi samodzielnie ocenić możliwości wykorzystania materiałów dla elektroenergetyki oraz trendy w ich rozwoju + - - + - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi projektować własności materiałów stosowanych w wyrobach dla elektroenergetyki, elektrotechniki i elektroniki + - - + - - - - - - -
M_U002 Student potrafi przeprowadzić pomiary własności materiałów przewodzących oraz dokonać ich interpretacji i krytycznej analizy - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi przeprowadzić badania własności różnych elementów urządzeń elektrycznych oraz dokonać interpretacji i krytycznej analizy wyników pomiarów - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna i rozumie podstawowe pojęcia, definicje oraz rolę inżynierii materiałowej w elektrotechnice + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna i rozumie własności i wymagania materiałów stosowanych na elementy przewodzące, nośne i izolacyjne + - - - - - - - - - -
M_W003 Student zna i rozumie zasady i prawa związane z procesami kształtowania własności materiałów stosowanych w wyrobach dla elektroenergetyki, elektrotechniki i elektroniki + - - + - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 107 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 20 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (30h):

1. Klasyfikacja materiałów przewodzących, nośnych i izolacyjnych. Identyfikacja własności materiałów stosowanych w elektrotechnice.
2. Podstawowe zjawiska i prawa fizyczne w zagadnieniach związanych z przewodzeniem prądu elektrycznego.
3. Analiza wymagań własności fizycznych, elektrycznych, mechanicznych oraz eksploatacyjnych materiałów (odporność cieplna, odporność reologiczna, odporność zmęczeniowa). Normalizacja.
4. Charakterystyka materiałów stosowanych na elementy przewodzące w urządzeniach elektroenergetycznych (miedź, stopy miedzi, aluminium, stopy aluminium, złoto, srebro).
5. Charakterystyka materiałów stosowanych na elementy nośne w kablach i przewodach oraz innych elementach przewodzących.
6. Charakterystyka materiałów izolacyjnych na bazie polimerów wykorzystywanych na powłoki izolacyjne w kablach i przewodach elektroenergetycznych (polwinit, polietylen, polietylen usieciowany, papier kablowy, gumy izolacyjne, syciwa, oleje, tworzywa termoplastyczne).
7. Charakterystyka własności materiałów izolacyjnych na bazie ceramiki stosowanych na izolatory w systemach elektroenergetycznych (porcelana elektrotechniczna, szkła krzemowo-wapniowe, szkła krzemowo-borowe, szkła kwarcowe).
8. Materiały do zastosowań kablach i elementach przewodzących ognioodpornych (tworzywa bezhalogenowe, tworzywa ognioodporne).
9. Charakterystyka wymagań materiałów stosowanych w osprzęcie kablowym (mufy, głowice połączeniowe). Materiały stosowane na izolacje transformatorów energetycznych (oleje, mineralne, oleje syntetyczne). Analiza wymagań własności tworzyw izolacyjnych wg normalizacji krajowej i światowej.
10. Trendy w rozwoju materiałów przewodzących (nanorurki węglowe, grafen, polimery przewodzące) materiałów nośnych i izolacyjnych.
11. Analiza czynnikowa kosztów materiałów stosowanych na elementy systemów elektroenergetycznych. Analiza historyczna cen materiałów. Analiza rynku producentów materiałów przewodzących , nośnych i izolacyjnych wykorzystywanych w elektroenergetyce.

Laboratory classes (15h):

1. Identyfikacja własności elektryczno-mechanicznych aluminium i stopów aluminium w różnym stanie umocnienia stosowanych do budowy przewodów elektroenergetycznych wg wymagań norm.
2. Identyfikacja zespołu własności elektryczno-mechanicznych miedzi i stopów miedzi w różnym stanie umocnienia stosowanych do budowy przewodów elektroenergetycznych wg wymagań norm.
3. Badania zespołu własności elektrycznych i mechanicznych materiałów stosowanych na elementy przewodzące osprzętu systemów elektroenergetycznych wg norm.
4. Badania własności mechanicznych materiałów stosowanych na rdzenie nośne w napowietrznych przewodach elektroenergetycznych wg wymagań norm.
5. Badania własności mechanicznych i cieplnych materiałów stosowanych na izolacje, powłoki i osłony

Project classes (15h):

Celem ćwiczeń będzie projekt wyrobu, który jest wykorzystywany w aplikacjach elektrycznych (przewody wysokich napięć, kable wysokich i niskich napięć itp.). W ramach ćwiczeń projektowych student nabędzie umiejętności projektowania podstawowych własności (przewodność elektryczna, własności mechaniczne, własności eksploatacyjne), które są wymagane w wyrobach stosowanych w aplikacjach elektrycznych.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Project classes: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Wykład: test zaliczeniowy pod warunkiem pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych i projektowych
Ćwiczenia laboratoryjne: pozytywna ocena z każdego ćwiczenia laboratoryjnego oraz z kolokwium
Ćwiczenia projektowe: Zaliczony projekt

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu.
  • Project classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Method of calculating the final grade:

ocena końcowa = średnia z ocena: wykład, ćwiczenia laboratoryjne i ćwiczenia projektowe

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

indywidualne ustalenia

Prerequisites and additional requirements:

1. Znajomość matematyki, fizyki i mechaniki na poziomie I roku technicznych studiów I stopnia
2. Znajomość podstaw inżynierii materiałowej materiałów metalicznych

Recommended literature and teaching resources:

1. T. Knych: Elektroenergetyczne przewody napowietrzne. Teoria, materiały, aplikacje, Wydawnictwo AGH, 2010
2. B.Florkowska, J.Furgał, M.Szczerbiński, R.Włodek, Materiały elektrotechniczne. Podstawy teoretyczne i zastosowania, Wydawnictwo AGH, 2011
3. K. Żmuda: Elektroenergetyczne układy przesyłowe i rozdzielcze. Wybrane zagadnienia z przykładami, Wyd. Politechniki Śląskiej, 2011
4. A. Mamala: Model wielodrutowych monomateriałowych elektroenergetycznych przewodów napowietrznych, Wyd. Nauk. AKAPIT, 2012
5. T.Skarżyński, H.Kończykowski, Z.Koteras, Przewody elektryczne, WNT 1973
6. H.Mościcka-Madej, Inżynieria wysokich napięć w elektroenergetyce, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 1996
7. S.Stryszowski, Materiałoznawstwo elektryczne, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 1999.
8. Z.Celiński, Materiałoznawstwo elektrotechniczne, Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2005
9. Z.Rdzawski, Miedź stopowa, Wydawnictwo Politechniki Sląskiej, 2005
10. Przewody elektroenergetyczne, Wydawnictwo przemysłowe WEMA, 1998,
11. L.Mondolfo; Aluminum alloys : structure and properties, London, Boston : Butterworths, 1976
12. J.R.Davis, ASM Speciality Handbook: Aluminium and aluminium alloys, ASM International, 1994
13. J.R.Davis, ASM Speciality Handbook: Copper and copper alloys, ASM International, 1993
14. H.Pops, Nonferrous wire book, The Wire Assocition International, 1995
15. R.Bartnikas, K.D.Srivasteva, Power and communication cables, theory and applications, A John Wiley & Sons, 1999
16. F.Cverna, electrical and magnetic properties of metals,ASM International, 2001
17. M.Ashby, D.R.H. Jones, Materiały inzynierskie-właściwości i zastosowania, WNT1980
18. M.F.Ashby, Dobór Materiałów w projektowaniu inzynierskim,WNT,1992

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

1 M. ZASADZIŃSKA, T.KNYCH, P. STRZĘPEK, B. JURKIEWICZ, K. FRANCZAK, Analysis of the strengthening and recrystallization of electrolytic copper (Cu-ETP) and oxygen free copper (Cu-OF), Archives of Civil and Mechanical Engineering , 2019 vol. 19 iss. 1, s. 186–193
2 P.STRZĘPEK, A.MAMALA, M.ZASADZIŃSKA, K.FRANCZAK, B.JURKIEWICZ, Research on the drawing process of Cu and CuZn wires obtained in the cryogenic conditions, Cryogenics, 2019 vol. 100, s. 11-17.
3 T. KNYCH, A.MAMALA, B.SMYRAK, Creep in modern materials, Encyclopedia of Continuum Mechanics Berlin, Heidelberg : Springer, 2018, e-ISBN: 978-3-662-53605-6. — S. 1–12
4 B.SMYRAK, T.KNYCH, A.MAMALA, A.KAWECKI, M.JABŁOŃSKI, K.KORZEŃ, B.JURKIEWICZ, M.GNIEŁCZYK, M.ZASADZIŃSKA, E.SIEJA-SMAGA, Badania wpływu wielkości kąta otwarcia stożka roboczego ciągadła na jakość powierzchni drutów EN AW-1370 i Cu-ETP, Hutnik Wiadomości Hutnicze, 2017 t. 82 nr 1, s. 73–75
5 B.SMYRAK, T.KNYCH, A.MAMALA, A.KAWECKI, M.JABŁOŃSKI, K.KORZEŃ, B.JURKIEWICZ, M.GNIEŁCZYK, M.ZASADZIŃSKA, E.SIEJA-SMAGA, Badania wpływu wielkości kąta otwarcia stożka roboczego ciągadła na jakość powierzchni drutów EN AW-1370 i Cu-ETP, Hutnik Wiadomości Hutnicze, 2017 t. 82 nr 1, s. 73–75
6 M.WALKOWICZ, P.OSUCH, A.MAMALA, M.ZASADZIŃSKA, T.KNYCH Wybrane zagadnienia z obszaru przetwórstwa miedzi ETP i OF na druty i mikrodruty, Hutnik Wiadomości Hutnicze, 2017 t. 82 nr 1, s. 79–81
7 M.WALKOWICZ, P.OSUCH, B.SMYRAK, A.MAMALA, M.ZASADZIŃSKA, T.KNYCH, Analiza technologii produkcji materiałów wsadowych i drutów z miedzi wysokiej czystości chemicznej przeznaczonych na cele elektryczne, Hutnik Wiadomości Hutnicze, 2017 t. 82 nr 1, s. 82–84
8 P. KWAŚNIEWSKI, G. KIESIEWICZ, T. KNYCH, A. MAMALA, M. GNIEŁCZYK, A. KAWECKI, B. SMYRAK, W. ŚCIĘŻOR, E. SMAGA-SIEJA, Research and characterization of Cu-graphene, Cu-CNT’s composites obtained by mechanical synthesis, Archives of Metallurgy and Materials, 2015 vol. 60 iss. 3A, s. 1929–1933
9 M.WALKOWICZ, P.OSUCH, B.SMYRAK, T.KNYCH, P.Czarnecki, B.Lipińska, Analiza wad powstałych w procesie ciągnienia drutów miedzianych, Rudy i Metale Nieżelazne Recykling, 2015 R. 60 nr 1, s. 30–33
10 T. KNYCH, G. KIESIEWICZ, P. KWAŚNIEWSKI, A. MAMALA, A. KAWECKI, B. SMYRAK, Fabrication and cold drawing of copper covetic nanostructured carbon composites, Archives of Metallurgy and Materials , 2014 vol. 59 iss. 4, s. 1283–1286
11 T.KNYCH, P.KWAŚNIEWSKI, G.KIESIEWICZ, A.MAMALA, A.KAWECKI, B.SMYRAK Characterization of nanocarbon copper composites manufactured in metallurgical synthesis process, Metallurgical and Materials Transactions. B, Process Metallurgy and Materials Processing Science, 2014 vol. 45 iss. 4, s. 1196–1203.
12 E. SIEJA-SMAGA, K.KORZEŃ, A. KAWECKI, B.SMYRAK, G.KIESIEWICZ, T.KNYCH, A. MAMALA, P. KWAŚNIEWSKI, Rheological resistance of CuAg15 alloy wires, Key Engineering Materials , 2016 vol. 682, s. 393–400
13 Rheological resistance of CuAg15 alloy wires / E.SIEJA-SMAGA, K.KORZEŃ, A.KAWECKI, B. SMYRAK, G.KIESIEWICZ, T.KNYCH, A.MAMALA, P.KWAŚNIEWSKI, Key Engineering Materials, 2016 vol. 682, s. 393–400
14 T. KNYCH, A. MAMALA, B. SMYRAK, Współczesne trendy przetwórstwa aluminium i jego stopów dla sektora elektroenergetyki, Rudy i Metale Nieżelazne Recykling, 2018 R. 63 nr 9, s. 88–93
15 K.KORZEŃ, A.NOWAK, T.KNYCH, A.MAMALA, B.SMYRAK, Analiza własności reologicznych i zmęczeniowych przewodowych drutów ze stopu AlMgSi, Hutnik Wiadomości Hutnicze : czasopismo naukowo-techniczne poświęcone zagadnieniom hutnictwa, 2015 t. 82 nr 1, s. 55–58
16 E.SIEJA-SMAGA, A.KAWECKI, T.KNYCH, A.MAMALA, B.SMYRAK, P.KWAŚNIEWSKI, G.KIESIEWICZ, K.KORZEŃ, Badania nad otrzymywaniem wysokowytrzymałych i wysokoprzewodzących drutów ze stopu CuAg6 przeznaczonych do budowy generatorów silnych pól magnetycznych, Hutnik Wiadomości Hutnicze, 2017 t. 82 nr 1, s. 70-72
17 K.KORZEŃ, T.KNYCH, A.MAMALA, P.KWAŚNIEWSKI, A.KAWECKI, B.SMYRAK, G.KIESIEWICZ, E.SIEJA-SMAGA, J.Siemiński, M. Tokarski, Badania nad recyklingiem wysokojakościowych złomów pokablowych, Rudy i Metale Nieżelazne Recykling , 2018 R. 63 nr 1, s. 15-18
18 P.KWAŚNIEWSKI, G.KIESIEWICZ, T.KNYCH, A.MAMALA, A.KAWECKI, Beata SMYRAK, W.ŚCIĘŻOR, E. SIEJA-SMAGA, M. GNIEŁCZYK, Badania odkształcalności kompozytów Cu-C oraz Cu-CNT’s — Research of formability of Cu-C and CuCNT’s composites, Hutnik Wiadomości Hutnicze : czasopismo naukowo-techniczne poświęcone zagadnieniom hutnictwa, 2015 t. 82 nr 1, s. 76–80
19 A.KAWECKI, E.SIEJA-SMAGA, T.KNYCH, A.MAMALA, P.KWAŚNIEWSKI, G.KIESIEWICZ, K. Ichas, Badania wpływu parametrów obróbki cieplnej i przeróbki plastycznej na optymalizację własności elektrycznych drutów ze stopu, , Hutnik Wiadomości Hutnicze : czasopismo naukowo-techniczne poświęcone zagadnieniom hutnictwa, 2015 t. 82 nr 1, s. 51–54
20 T.KNYCH, A. MAMALA, W.NOWAK, W.SZPYRA, R.TARKO, Ograniczanie strat energii w elektroenergetycznych liniach przesyłowych w wyniku zastosowania nowych niskostratnych przewodów , Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej ; ISSN 2353-1290, 2017 nr 53, s. 91–94.

Additional information:

None