Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Urządzenia elektryczne i automatyka
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
GIGR-1-502-n
Wydział:
Górnictwa i Geoinżynierii
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Górnicza
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Niestacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Dudek Roman (Roman.Dudek@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Moduł ma dać podstawową wiedzę z zakresu elektrotechniki i automatyki, umożliwić rozumienie najważniejszych pojęć i wielkości fizycznych z tych dziedzin oraz przybliżyć zasady bezpiecznej eksploatacji urządzeń elektrycznych.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student posiada wiedzę z zakresu wybranych działów nauk ścisłych i przyrodniczych przydatną do formułowania, analizy i rozwiązywania podstawowych zadań inżynierskich ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień z dziedziny elektrotechniki IGR1A_W01 Kolokwium,
Egzamin
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie elektrotechniki IGR1A_W01 Kolokwium,
Egzamin
M_W003 Student dysponuje ogólną wiedzą w zakresie bezpieczeństwa pracy przy urządzeniach elektrycznych IGR1A_W06 Kolokwium,
Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student umie przygotować w formie pisemnej udokumentowane opracowanie na temat wykonanego eksperymentu IGR1A_U02 Sprawozdanie
M_U002 Student ma umiejętność samokształcenia, wyrażającego się m. in. w samodzielnym, efektywnym przygotowywaniu się do poszczególnych form zajęć dydaktycznych objętych programem nauczania, w tym kolokwiów i egzaminów IGR1A_U02 Sprawozdanie,
Kolokwium,
Egzamin
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 12 9 9 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student posiada wiedzę z zakresu wybranych działów nauk ścisłych i przyrodniczych przydatną do formułowania, analizy i rozwiązywania podstawowych zadań inżynierskich ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień z dziedziny elektrotechniki + + + - - - - - - - -
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie elektrotechniki + + + - - - - - - - -
M_W003 Student dysponuje ogólną wiedzą w zakresie bezpieczeństwa pracy przy urządzeniach elektrycznych + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie przygotować w formie pisemnej udokumentowane opracowanie na temat wykonanego eksperymentu - - + - - - - - - - -
M_U002 Student ma umiejętność samokształcenia, wyrażającego się m. in. w samodzielnym, efektywnym przygotowywaniu się do poszczególnych form zajęć dydaktycznych objętych programem nauczania, w tym kolokwiów i egzaminów + + + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 112 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 25 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (12h):

1. Wprowadzenie
Omówienie organizacji zajęć. Pojęcia podstawowe: prąd elektryczny i natężenie prądu, napięcie, moc i energia w obwodach elektrycznych.
2. Obwody prądu stałego
Podstawowe elementy obwodu elektrycznego. Elementy idealne i elementy rzeczywiste. Elementy struktury obwodu elektrycznego. Podstawowe prawa obwodów elektrycznych. Wybrane transfiguracje obwodów elektrycznych. Rozwiązywanie obwodów elektrycznych metodą klasyczną.
3. Obwody jednofazowe prądu przemiennego
Wartość średnia i wartość skuteczna przebiegu okresowego. Przebieg sinusoidalny. Reprezentacja sinusoidy przy pomocy wektora wirującego. Wektor a liczba zespolona. Pojęcie impedancji. Podstawowe elementy obwodu elektrycznego w obwodzie prądu przemiennego: impedancje elementów, przesunięcia fazowe między napięciem a prądem, wykresy wektorowe. Wybrane transfiguracje w obwodach prądu przemiennego. Szeregowy obwód RLC. Rezonans w szeregowym obwodzie RLC. Moc czynna, bierna i pozorna w obwodzie prądu przemiennego, współczynnik mocy.
4. Obwody trójfazowe prądu przemiennego
Zasada działania generatora trójfazowego. Właściwości trójfazowego układu napięć. Układy trójfazowe, ich rodzaje, właściwości i przeznaczenie
5. Maszyny prądu stałego
Budowa i zasada działania silnika prądu stałego. Rodzaje silników prądu stałego. Stany pracy silnika elektrycznego. Silnik obcowzbudny prądu stałego: podstawowe zależności, dane znamionowe, charakterystyka naturalna i charakterystyki sztuczne, metody regulacji prędkości obrotowej, metody rozruchu, hamowanie. Charakterystyki i zastosowanie silnika szeregowego prądu stałego.
6. Maszyny prądu przemiennego
Zasada działania silnika asynchronicznego. Budowa silników klatkowego i pierścieniowego. Podstawowe zależności. Charakterystyki silników asynchronicznych. Rozruch, regulacja prędkości obrotowej i hamowanie silnika pierścieniowego. Rozruch, regulacja prędkości obrotowej i hamowanie silnika klatkowego.
7. Energoelektronika
Podstawowe elementy energoelektroniczne: dioda, tyrystor, tranzystor. Prostowniki niesterowane i sterowane jedno- i trójfazowe. Przerywacze stałoprądowe. Falowniki. Pośrednie przemienniki częstotliwości. Sterowniki prądu przemiennego.
8. Bezpieczeństwo pracy przy urządzeniach elektrycznych
Rażenie prądem elektrycznym. Ochrona przed rażeniem.
9. Zabezpieczenia w układach elektrycznych
Klasyfikacja i rola zabezpieczeń. Zasada działania i przeznaczenie zabezpieczenia różnicowoprądowego. Budowa, zasada działania i przeznaczenie bezpiecznika topikowego. Zasada działania zabezpieczeń elektromagnetycznych przeciwzwarciowych i podnapięciowych. Zasada działania zabezpieczenia przeciążeniowego.
10. Podstawy automatyki
Przekształcenie Laplace’a. Elementy schematu blokowego i przekształcanie schematu. Podstawowe elementy układów automatyki, ich transmitancje i odpowiedzi na skok jednostkowy. Realizacja podstawowych elementów układów automatyki z wykorzystaniem wzmacniacza operacyjnego. Stabilność układu automatyki. Sterowanie i regulacja.

Ćwiczenia audytoryjne (9h):

1. Obwody prądu stałego
Stan nieustalony w szeregowym obwodzie RL. Obwody prądu stałego w stanie ustalonym – przykłady obliczeniowe.
2. Obwody prądu przemiennego w stanie ustalonym – przykłady obliczeniowe.
3. Podstawowe obliczenia z zakresu napędu elektrycznego

Ćwiczenia laboratoryjne (9h):

1. Stany nieustalone w obwodach prądu stałego. Jednofazowe obwody prądu przemiennego. Silnik obcowzbudny prądu stałego.
2. Silnik asynchroniczny pierścieniowy. Silnik asynchroniczny klatkowy. Prostowniki sterowane i niesterowane.
3. Przerywacz stałoprądowy. Falownik i częstotliwościowa regulacja prędkości obrotowej silnika klatkowego. Sterownik prądu przemiennego i układ soft-start. Realizacja podstawowych elementów układów automatyki przy pomocy wzmacniacza operacyjnego. Układ automatycznej regulacji prędkości obrotowej silnika prądu stałego. Zabezpieczenia układów elektrycznych.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

1. Warunkiem koniecznym uzyskania pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych jest zdanie wszystkich kolokwiów. Ocena z ćwiczeń audytoryjnych jest wyznaczana jako średnia z ocen uzyskanych z kolokwiów (we wszystkich terminach).
2. Warunkiem koniecznym uzyskania pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych jest zaliczenie wszystkich sprawozdań oraz zdanie wszystkich kolokwiów. Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych jest wyznaczana jako średnia ważona z ocen uzyskanych z kolokwiów (we wszystkich terminach) i w wyniku oceny sprawozdań. Oceny z kolokwiów uwzględniane są w ocenie z ćwiczeń z wagą 0,6, zaś oceny ze sprawozdań – z wagą 0,4.
3. Zarówno w przypadku ćwiczeń audytoryjnych jak i laboratoryjnych dopuszczalna jest tylko 1 nieobecność. Brak usprawiedliwienia może skutkować obniżeniem oceny z ćwiczeń o 0,5 (max). Jako usprawiedliwienie nieobecności uwzględniane jest zwolnienie lekarskie lub oficjalne pismo dotyczące udziału w konferencjach, stażach, zawodach sportowych itp. potwierdzone przez Rektora lub Dziekana.
4. Podstawowy termin zaliczenia ćwiczeń odpowiada terminowi ostatnich zajęć w semestrze. Dwa terminy poprawkowe są ustalane nie później niż 3 tygodnie przed ostatnimi zajęciami.
5. Zaliczenie ćwiczeń w terminach poprawkowych wymaga spełnienia tych samych warunków, co w terminie podstawowym.
6. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnych ocen z ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. Ocena końcowa jest obliczana jako średnia ważona: (ocena z egzaminu x 0,6) + (ocena z ćwiczeń tablicowych x 0,2) + (ocena z zajęć laboratoryjnych x 0,2).

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

1. Preferowanym sposobem wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach jest uczestnictwo w zajęciach z inną grupą (pod warunkiem wolnego miejsca).
2. Zaliczenie ćwiczenia audytoryjnego, na którym student był nieobecny i które nie zostało odrobione, polega na wykonaniu konspektu z tematu realizowanego w ramach danego ćwiczenia.
3. Zaliczenie ćwiczenia laboratoryjnego, na którym student był nieobecny i które nie zostało odrobione, polega na wykonaniu sprawozdania z tego ćwiczenia i odpowiedzi ustnej. Do przygotowania sprawozdania wykorzystywane są dane uzyskane przez studentów wykonujących ćwiczenie.
4. Nieobecność nie zwalnia z obowiązku zdania (na konsultacjach) kolokwium przypadającego w danym terminie.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Brak

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 2005.
2. Bolkowski S., Brociek W., Rawa H.: Teoria obwodów elektrycznych – zadania. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 2006.
3. Grzbiela Cz., Machowski A.: Maszyny, urządzenia elektryczne i automatyka w przemyśle. Wydawnictwo „Śląsk”. Katowice, 2010.
4. Hempowicz P. i inni: Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa, 2009.
5. Kowal J.: Podstawy automatyki. Wyd. AGH, Kraków 2004
6. Suliński P.: Podstawy elektrotechniki ogólnej. Wydawnictwo AGH. Kraków, 1990. http://winntbg.bg.agh.edu.pl/skrypty/0021/.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Dudek R., Stobiecki A.: Możliwości wykorzystania sterowników PLC w elektrycznych lokomotywach
kopalnianych. Monografia: Mechanizacja, Automatyzacja i Robotyzacja w Górnictwie. Praca zbiorowa.
CBiDGP Lędziny, KMGPiT AGH. Kraków, 2014, s 234-246.
2. Dudek R., Stobiecki A.: Sterownik PLC w układzie regulacji przekształtnikowego napędu trakcyjnego.
Seria Inżynieria Elektryczna i Komputerowa. Monografia 450. Elektrotechnika w zastosowaniach
trakcyjnych. Wydawnictwo PK. Kraków 2014, s. 97–108.

Informacje dodatkowe:

Brak