Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Materials in electrical applications
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
NIMN-1-712-s
Wydział:
Metali Nieżelaznych
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Metali Nieżelaznych
Semestr:
7
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż, prof. AGH Smyrak Beata (smyrak@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

The student has knowledge of materials (metals, plastics, ceramics, composites) used for electrical purposes and he knows the trends in the development of materials used in electrical applications i.e. modern nad superconducting materials (graphene, carbon nanotubes, conducting polymers).

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 The student has an elementary knowledge of the materials used in the field of electrical power engineering IMN1A_W01, IMN1A_W02 Kolokwium
M_W002 The student knows of the principles of selection of materials in applications from the field of electrical power engineering and the trends in the development of materials used in electrical applications IMN1A_W03, IMN1A_W01, IMN1A_W02 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 The student is able to design the properties of materials used in conductive elements, bearing and insulation elements IMN1A_U02, IMN1A_U03 Projekt
M_U002 The student is able to independently plan the program and methodology of a study allowing for the assessment of the operational properties of materials used in the field of electrical engineering IMN1A_U06, IMN1A_U08 Wykonanie projektu,
Udział w dyskusji,
Projekt,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 The student is able to organize a work environment allowing for the acquisition of knowledge about the properties of materials IMN1A_K01 Udział w dyskusji,
Studium przypadków
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
45 15 0 0 30 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 The student has an elementary knowledge of the materials used in the field of electrical power engineering + - - - - - - - - - -
M_W002 The student knows of the principles of selection of materials in applications from the field of electrical power engineering and the trends in the development of materials used in electrical applications + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 The student is able to design the properties of materials used in conductive elements, bearing and insulation elements - - - + - - - - - - -
M_U002 The student is able to independently plan the program and methodology of a study allowing for the assessment of the operational properties of materials used in the field of electrical engineering - - - + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 The student is able to organize a work environment allowing for the acquisition of knowledge about the properties of materials + - - + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 102 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 45 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

1. Introduction:
Characteristics of electrical power systems, structure of the system components,
discussion of the working conditions of the components of electrical power systems,
detailed characteristics of the system components (cables, wires, connection
elements, insulators, covers, etc.).
2. Characteristics of the property requirements for materials used in electrical power
engineering:
Classification of conductive, bearing and insulation materials. Identification of the
properties of materials used in electrical power engineering. Analysis of the
requirements of physical, electrical, mechanical and operational properties (heat
resistance, rheological resistance, fatigue resistance) of materials. Domestic and
international standardization. Methods of testing material properties.
3. Materials used for conductive elements in electrical power engineering:
Characteristics of the properties of copper and copper alloys used for cables and wires
and for the elements of accessories of overhead lines. Characteristics of the properties
of aluminum and aluminum alloys used in high, medium and low voltage cables and
wires and in the accessories of overhead power lines. Non-conventional conductive
materials. Trends in the development of conductive materials. Standardization.
4. Materials used for the bearing elements in electrical power engineering:
Characteristics of the materials used for the bearing cores of bimaterial electrical
wires. Discussion of the properties of materials used for the bearing elements in
electrical power systems from the point of view of the requirements of national and
international standards.
5. Materials used for the insulation elements in electrical power engineering systems:
Characteristics of the insulating materials used for the insulation coating in power
cables and wires (polyvinyl chloride, polyethylene, cross-linked polyethylene, cable
paper, rubber insulation, saturants, oils, thermoplastics). Characteristics of the
properties of materials used for insulators in electrical power systems
(electrotechnical porcelain, lime-silicate glass, borosilicate glass, quartz glass).
Characteristics of the property requirements of materials used in cable accessories
(cable joints, connector heads). Materials used for the insulation of power
transformers (oils, mineral oils, synthetic oils). Analysis of the property requirements
of insulating materials in accordance with national and international standardization.
6. Economic analysis of the materials used in electrical power engineering in relation
to the world economy.
7. Factor analysis of the costs of materials used for the components of electrical power
systems. Historical analysis of the prices of materials. Discussion of the market of
manufacturers of conductive, bearing and insulating materials used in electrical power engineering.

Ćwiczenia projektowe (30h):

The main purpose of design exercises is to study the design of materials used in
electrical applications i.e. OHL conductors, flexible cables, elements of railway
tractions etc.

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 projektowe: 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:

Lecture: the test
Project: obligatory presence, presentation

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – 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 projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Final grade: 50% of the lecture test result + 50% of the result of the execution of the project

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

individual arrangements

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Basic knowledge of:
a) the processing of non-ferrous metals,
b) technologies of manufacturing products from non-ferrous metals,
c) production techniques,
d) integrated production systems

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. T. Knych: Energetyczne przewody napowietrzne. Teoria, materiały, aplikacje, Wyd. AGH, 2010
2. K. Żmuda: Elektroenergetyczne układy przesyłowe i rozdzielcze. Wybrane zagadnienia z
przykładami, Wyd. Politechniki Śląskiej, 2011
3. A. Mamala: Model wielodrutowych monomateriałowych elektroenergetycznych przewodów
napowietrznych, Wyd. Nauk. AKAPIT, 2012
4. B.Florkowska, J.Furgał, M.Szczerbiński, R.Włodek, Materiały elektrotechniczne.Podstawy teoretyczne i
zastosowania, Wydawnictwo AGH, 2011
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, 1993
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.IEC 104:1987: Aluminium-magnesium-silicon alloy wire for overhead line conductors
27.ASTM B 398: Standard Specification for Aluminum-Alloy 6201-T81 Wire for Electrical Purposes
28.SS 424 08 13: Aluminium alloy wire for stranded conductors for overhead lines – Al59 wire
29.PN-EN 1715-2:2008 (U): Aluminium i stopy aluminium. Materiał wyjściowy do ciągnienia. Część 2:
Specyficzne wymagania do zastosowań elektrycznych.
30.ASTM B524 / B524M – 99 (2005): Standard Specification for Concentric-Lay-Stranded Aluminum
Conductors, Aluminum-Alloy Reinforced. ACAR, 1350/6201
31.PN-EN 573-3: Aluminium i stopy aluminium. Skład chemiczny i rodzaje wyrobów przerobionych
plastycznie. Część 3: Skład chemiczny. 2005

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. B.Smyrak, Procesy reologiczne przewodowych stopów Al-Mg-Si w ujęciu fenomenologicznym,
Wydawnictwo Impuls, Kraków, 2013, ISBN 978-83-7850-449-8
2. Smyrak B. Knych T. Mamala. A., Korzeń K.: Rheological Inactivity of AlMgSi Conductors (AAAC) in
trend of negative stress gradients, Materials Science Forum, vol. 765, 2013, str. 808-812
3. Osuch P., Smyrak B., Knych T.: Effect of precipitation hardening on the structure and properties of
AlMgSi conductor alloys in different technological routes, Materials Science Forum , vol. 765, 2013, str.
823-826
4. Walkowicz M., Knych T., Smyrak B.: A study of oxygen-free copper for the electronics and electrical
engineering applications, Electrical Review, nr 2a, 2013, str. 40-44. (IF 0.244)
5. Kawecki A., Knych T., Sieja-Smaga E., Mamala A., Kwaśniewski P., Kiesiewicz G., Smyrak B., Pacewicz
A., Fabrication, properties and microstructures of high strength and high conductivity copper-silver
wires, Archives of Metallurgy and Materials, Volume 57 2012 Issue 4, str. , (IF 0.487)
6. Knych T., Smyrak B., Osuch P., Szajding K.: A study of the influence of strain hardening and
precipitation hardening sequence on development of mechanical properties of AlMgSi conductor alloys,
Materials Science Forum, 2011 vol. 690, TransTech Publications, Switzerland, str. 45–48
7. Osuch P., Knych T., Smyrak B., Mamala A.: Analysis of the technology for manufacturing heattreatable
AlMgSi alloy wire rod, in terms of physical phenomena that affect the structure and properties,
Materials Science Forum, 2011, vol. 690, str.149–152
8. Jabłoński M., Knych T., Smyrak B.: Effect of iron addition to aluminium on the structure and properties
of wires used for electrical purposes, Materials Science Forum, lipiec 2011 vol. 690, 83 str. 456-462
9. Smyrak B., Knych T., Mamala A., Uliasz P., Jabłoński M.: A study of a new generation of multifunctional
aluminium alloys for the power industry, Materials Science Forum, lipiec 2011 vol. 690, 83
str. 439 442
10. Knych T., Smyrak B., Walkowicz M.: Research of oxygen free of Upcast® technology for electric and
electronic uses, World of Metallurgy, Erzmetall, Internationale Fachzeitschrift für Metallurgie, 2011 vol.
64 no. 1 str. 16–25
11. Knych T. Smyrak B.. Walkowicz M., The characterization of the oxygen free-copper technology
production applications for electrical uses, Electrical Review, , 2011 R. 87 No. 2 str. 195–200 (IF – 0,196)
12. Knych T., Mamala A., Smyrak B.: Phenomenology of the creep process of a precipitation-hardenable
AlMgSi alloy wires for overhead power lines. Experimental tests. Simulation, Mechanics of
TimeDependent Materials, 13, 2009, str. 163-181 (IF 1,051)
13. Jabłoński M., Knych T., Smyrak B., New aluminium alloys for electrical wires of fine diameter for
automotive industry, Archives of Metallurgy and Materials, 7, 2009, (IF – 0,187)

Informacje dodatkowe:

-