Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Zaawansowane materiały i technologie materiałowe w elektroenergetyce
Course of study:
2019/2020
Code:
NMTN-2-201-s
Faculty of:
Non-Ferrous Metals
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materiały i Technologie Metali Nieżelaznych
Semester:
2
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 terminologię oraz własności nowoczesnych materiałów do zastosowań w elektroenergetyce (materiały nadprzewodzące, grafen, nanorurki węglowe, polimery przewodzące, tworzywa ognioodporne). Zostaną omówione zaawansowane technologie i techniki produkcyjne wyrobów dla elektroenergetyki oraz trendy w rozwoju inżynierii materiałowej w elektroenergetyce wraz z predykcją w ujęciu ilościowym i kosztowym.

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 posiada zdolność krytycznej oceny wykorzystania w elektroenergetyce nowoczesnych rozwiązań materiałowych MTN2A_K01, MTN2A_K02 Participation in a discussion
M_K002 Student jest gotów do dyskusji z ekspertami z branży metali nieżelaznych na temat kierunków rozwoju nowoczesnych materiałów dla elektroenergetyki MTN2A_K03, MTN2A_K01 Participation in a discussion,
Case study
Skills: he can
M_U001 Student potrafi projektować wyroby do zastosowań w elektroenergetyce przy wykorzystaniu nowoczesnych materiałów MTN2A_U02, MTN2A_U07, MTN2A_U10 Execution of a project
M_U002 Student potrafi wyznaczyć własności wyrobów wytworzonych przy wykorzystaniu nowoczesnych materiałów i niekonwencyjnych technologii MTN2A_U05, MTN2A_U04, MTN2A_U08 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student zna i rozumie kierunki rozwoju nowoczesnych materiałów przewodzących do zastosowań w elektroenergetyce MTN2A_W03, MTN2A_W02 Examination
M_W002 Student zna i rozumie kierunki rozwoju nowoczesnych materiałów na elementy nośne i izolacyjne w elektroenergetyce MTN2A_W11, MTN2A_W03 Examination
M_W003 Student zna i rozumie kierunki rozwoju technologii produkcji nowoczesnych wyrobów do zastosowań w elektroenergetyce MTN2A_W11, MTN2A_W03 Examination
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
75 30 0 30 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 posiada zdolność krytycznej oceny wykorzystania w elektroenergetyce nowoczesnych rozwiązań materiałowych - - + - - - - - - - -
M_K002 Student jest gotów do dyskusji z ekspertami z branży metali nieżelaznych na temat kierunków rozwoju nowoczesnych materiałów dla elektroenergetyki - - - + - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi projektować wyroby do zastosowań w elektroenergetyce przy wykorzystaniu nowoczesnych materiałów - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi wyznaczyć własności wyrobów wytworzonych przy wykorzystaniu nowoczesnych materiałów i niekonwencyjnych technologii - - + + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna i rozumie kierunki rozwoju nowoczesnych materiałów przewodzących do zastosowań w elektroenergetyce + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna i rozumie kierunki rozwoju nowoczesnych materiałów na elementy nośne i izolacyjne w elektroenergetyce + - - - - - - - - - -
M_W003 Student zna i rozumie kierunki rozwoju technologii produkcji nowoczesnych wyrobów do zastosowań w elektroenergetyce + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 152 h
Module ECTS credits 6 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 75 h
Preparation for classes 20 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 30 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (30h):

Przedmiot obejmuje kompendium wiedzy dotyczącej tematyki kabli i przewodów w świetle najnowszych trendów rozwoju ww.branży. Miedź i aluminium oraz ich przewodowe stopy, to podstawowe przewodowe materiały metaliczne stosowane do wytwarzania kabli i przewodów. Polska jest potentatem w tym obszarze gospodarki w Europie i na świecie. Celem przedmiotu jest przedstawienie wszystkich zagadnień z obszaru nowoczesnych technologii wytwarzania kabli i przewodów. Na Wydziale Metali Nieżelaznych istnieje duży zespół naukowy współpracujący z polskimi i zagranicznymi zakładami kablowymi, co przekłada się na nowoczesność wykładanej tematyki i istotne zainteresowanie studentów przedmiotem.
1. Terminologia stosowana w energetyce w świetle obowiązujących norm. Rodzaje i budowa kabli i przewodów. Wymagania stawiane kablom i przewodom (konstrukcja, własności mechaniczne, elektryczne etc.).
2. Nowoczesne materiały stosowane do produkcji kabli i przewodów (materiały przewodzące, nośne, izolacyjne, ochronne, światłowody). Normalizacja krajowa i zagraniczna. Zasady projektowania kabli i przewodów, zasady projektowania napowietrznych linii elektroenergetycznych.
3. Nowoczesne metody ciągłego odlewania do produkcji materiałów wsadowych do procesu ciągnienia.
4. Nowoczesne technologie wytwarzania materiałów wsadowych do procesu ciągnienia drutów. Nowe rozwiązania technologiczne na tle tradycyjnych linii ciągłego odlewania i walcowania Southwire®, Contirod®, Properzi®.
5. Nowoczesny metody wyciskania materiałów wsadowych (Conform) Conform do produkcji przewodów OPGW.
6. Nowoczesne trendy w przetwarzaniu walcówki na druty (proces ciągnienia).
7. Nowoczesne technologie kształtowania własności końcowych drutów bazujące na procesach przeróbki plastycznej oraz obróbki cieplnej.
8. Nowoczesne technologie skręcania żył; zagęszczanie konstrukcji. Skręcarki – rodzaje i zasada działania
9. Nowoczesne technologie nakładania izolacji. Wytłaczarki – rodzaje i zasada działania. linia Nextrom do wytłaczania i sieciowania polietylenu,
10. Technologia produkcji kabli światłowodowych
11. Druk 3D w technologiach dla kablownictwa.

Laboratory classes (30h):

1.Niekonwencjonalne metody kształtowania na drodze procesu odlewania własności materiałów wsadowych do procesu ciągnienia
2. Niekonwencjonalne metody kształtowania na drodze procesów przeróbki plastycznej własności materiałów wsadowych do procesu ciągnienia
3. Niekonwencjonalne metody kształtowania na drodze procesów obróbki cieplnej własności materiałów wsadowych do procesu ciągnienia

Project classes (15h):

Wybrane technologie (technologia produkcji przewodów jezdnych, , technologie nowoczesnego Wydziału Gumowego, linia Conform do produkcji przewodów OPGW, technologia produkcji kabli światłowodowych) – wycieczki do zakładów przemysłowych. Laboratoria odbiorcze. Wyposażenie – Kontroli jakości Wybrane zagadnienia doświadczalne w laboratorium Wydziału Metali Nieżelaznych. Zasady projektowania kabli i przewodów, przykłady. Podstawowe zagadnienia projektowania napowietrznych linii elektroenergetycznych. Giełda metali kolorowych.

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: egzamin pisemny pod warunkiem pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych

Ćwiczenia laboratoryjne:
a) pozytywna ocena z zagadnień teoretycznych przed przystąpieniem do każdego bloku laboratoryjnego
b) pozytywna ocena ze sprawozdania z zamykającego temat badawczy objęty blokiem
Ćwiczenia proejktowe: pozytywna ocena z projektu

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:

średnia z oceny uzyskanej z egzaminu (60%) oraz z ćwiczeń laboratoryjnych (20%) i projektowych (20%)

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

Sposób i tryb wyrównywania zaległości z powodu nieobecności na zajęciach: kolokwium z zakresu objętego zaległymi zajęciami

Prerequisites and additional requirements:

1. Znajomość zagadnień z przedmiotu Metody i techniki pomiarowe
2. Znajomość zagadnień z przedmiotu Statystyka dla inżynierów
3. Znajomość zagadnień z przedmiotu Podstawy Teoretyczne Przeróbki Plastycznej
4. Znajomość zagadnień z przedmiotu Wstęp do nauki o materiałach i technologie materiałowe

Recommended literature and teaching resources:

1. T. Knych: Energetyczne 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
19. Dybiec H. , Submikrostrukturalne stopy aluminium, Wydawnictwo AGH, 2008
20. PN-EN 50183, Przewody do linii napowietrznych – Przewody gołe ze stopu aluminium zawierającego magnez i krzem, grudzień 2002
21. PN EN 50189:2002: Przewody do linii napowietrznych – Przewody stalowe ocynkowane
22. PN-EN 61232:2002(U): Druty stalowe aluminiowane do zastosowań elektrycznych.
23. ASTM 941-05: Heat resistant aluminium-zirconium alloy wire for electrical purposes
24. IEC 62004: Thermal resistant aluminium alloy wire for overhead line conductors
25. PN EN 1715-2: Walcówka okrągła ze stopu aluminium EN AW 6101
26. PN-IEC 1089:1991: Przewody gołe okrągłe o skręcie regularnym do linii napowietrznych
27. PN-74/E-90080: Elektroenergetyczne przewody gołe. Ogólne wymagania i badania
28. PN -74/E–90082: Elektroenergetyczne przewody gołe. Przewody aluminiowe
29. PN-74/E-90083:Elektroenergetyczne przewody gołe. Przewody stalowo-aluminiowe
30. IEC 104:1987: Aluminium-magnesium-silicon alloy wire for overhead line conductors
31. ASTM B 398: Standard Specification for Aluminum-Alloy 6201-T81 Wire for Electrical Purposes
32. SS 424 08 13: Aluminium alloy wire for stranded conductors for overhead lines – Al59 wire
33. PN-EN 1715-2:2008 (U): Aluminium i stopy aluminium. Materiał wyjściowy do ciągnienia. Część 2: Specyficzne wymagania do zastosowań elektrycznych.
34. ASTM B524 / B524M – 99 (2005): Standard Specification for Concentric-Lay-Stranded
35. Aluminum Conductors, Aluminum-Alloy Reinforced. ACAR, 1350/6201
36. PN-EN 573-3: Aluminium i stopy aluminium. Skład chemiczny i rodzaje wyrobów przerobionych plastycznie. Część 3: Skład chemiczny. 2005

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

1. 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
2. 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
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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
7. P.KWAŚNIEWSKI, G.KIESIEWICZ, T.KNYCH, A.MAMALA, A.KAWECKI, B.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
8. B. JURKIEWICZ, B.SMYRAK, A.NOWAK, T.KNYCH, A.MAMALA, M.JABŁOŃSKI, A.KAWECKI, P.KWAŚNIEWSKI, G.KIESIEWICZ, Badania wytrzymałości zmęczeniowej drutów na bazie miedzi i aluminium stosowanych w elektroenergetyce napowietrznej i kolejowej , Hutnik Wiadomości Hutnicze, 2017 t. 82 nr 1, s. 18–20
9. 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
10. S. KSIĘŻAREK, [et al.], B. SMYRAK, P. KWAŚNIEWSKI, Badania procesu wytwarzania drutów bimetalowych stal/miedź o podwyższonych właściwościach fizyko-mechanicznych, monografia Zaawansowane technologie wytwarzania materiałów funkcjonalnych do przewodzenia, przetwarzania, magazynowania energii : projekt POIG.01.03.01-00-086/09 : projekt zrealizowano w latach 2009–2015 / red. nauk. Mieczysław Woch. — Gliwice : Instytut Metali Nieżelaznych, 2015

Additional information:

None