Μαθήματα

Ειδικά κεφάλαια ηλεκτρικών μηχανών

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

Θεωρητικό τμήμα:
• Μαθηματικά Μοντέλα 3-φασικών Ηλεκτρικών Μηχανών (Επαγωγική και Σύγχρονη).
• Σύστημα Per Unit.
• Απλά Ηλεκτρικά Ισοδύναμα Κυκλώματα, Έλεγχος και Περιορισμοί κατά την Λειτουργία.
• Λειτουργία σε Μεταβατική και Σταθερή Κατάσταση σε σύστημα δύο αξόνων, V/f Έλεγχος.
• Διαμόρφωση τετραγωνικών παλμών σε αναστροφείς τάσης (PWM inverters), Παραγωγή 3-φασικής τροφοδοσίας, Ανάλυση αρμονικών της τάσης τροφοδοσίας-οδήγησης, επιπτώσεις στην παραγόμενη ηλεκτρική ροπή,
• Σφάλματα Ηλεκτρικών Μηχανών, Ταξινόμηση σφαλμάτων (ηλεκτρικά, μηχανικά και άλλα.).
• Ανάλυση της συμπεριφοράς των ηλεκτρικών μηχανών σε διαφορετικές συνθήκες σφάλματος.
• Προηγμένος έλεγχος συνθηκών λειτουργίας για διάγνωση σφάλματος, επεξεργασία σήματος, μετρήσεις μεταβλητών.
• Διαδικασία προσδιορισμού και εκτίμηση σφάλματος (ανάλυση σήματος του ρεύματος, ανάπτυξη κατάλληλων μοντέλων, παρατηρητών μεταβλητών κλπ.).
Εργασίες – Ασκήσεις Πράξης:
• Ανάλυση Σφάλματος μίας Φάσης, Βραχυκύκλωμα τμήματος του τυλίγματος.
• Ανάλυση Σφάλματος Μαγνητικού Πεδίου Δρομέα.
• Εξομοίωση Σφάλματος Ηλεκτρικής Μηχανής σε Matlab/Simulink
• Ανάπτυξη Παρατηρητών Σφάλματος.

Μαθησιακοί Στόχοι

Ο στόχος του μαθήματος είναι να εφοδιάσει το φοιτητή με τις απαραίτητες γνώσεις που αφορούν τις αρχές συμβατικής λειτουργίας των ηλεκτρικών μηχανών εναλλασσόμενου ρεύματος και τον έλεγχό τους σχετικά με την ύπαρξη σφαλμάτων.
Γνώσεις: Κατανόηση του σχεδιασμού, της λειτουργίας και των τρόπων ελέγχου και των ηλεκτρικών μηχανών μέσω των ανάπτυξης μοντέλων ηλεκτρικών μηχανών σε σταθερά και περιστρεφόμενα συστήματα αναφοράς. Κατανόηση της χρήσης παρατηρητών και ανάλυσης σημάτων ρεύματος με σκοπό την ανίχνευση και διάγνωση σφαλμάτων λειτουργίας.
Δεξιότητες: Απόκτηση ευχέρειας σχεδιασμού και υπολογισμού απλών ηλεκτρικών και μηχανικών ισοδύναμων μαθηματικών μοντέλων των ηλεκτρικών μηχανών. Απόκτηση ευχέρειας στον σχεδιασμό παρατηρητών-δεικτών των συνθηκών λειτουργίας της ηλεκτρικής μηχανής. Απόκτηση δεξιοτήτων στην ανάλυση της δομής απλών παρατηρητών. Μεθοδική καταγραφή, ανάλυση και παρουσίαση σφαλμάτων και της επιρροής που έχουν στην απόδοση της μηχανής (π.χ. διακύμανση ροπής, πρόσθετες αρμονικές ρευμάτων στάτη κ.α.) μέσω αποτελεσμάτων εξομοίωσης.
Ικανότητες: Ανάλυση, σχεδιασμός και υλοποίηση προηγμένων μεθόδων ανίχνευσης και διάγνωσης σφαλμάτων σε AC ηλεκτρικές μηχανές.

Γενικές Ικανότητες

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών, ομαδική ή αυτόνομη εργασία και παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών, σχεδιασμός και διαχείριση έργων, προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Μέθοδοι Διδασκαλίας

• Θεωρητική διδασκαλία με την ενεργή συμμετοχή των φοιτητών. Οι διαλέξεις του μαθήματος γίνονται με παρουσίαση διαφανειών στο σύνολο της εκπαιδευτικής ύλης. Επιπρόσθετα πραγματοποιούνται ασκήσεις , που συμβάλλουν στην συμμετοχή των φοιτητών για την πληρέστερη κατανόηση των θεματικών ενοτήτων του μαθήματος • Παρουσίαση και επίλυση Ασκήσεων Πράξης. Το μάθημα υποστηρίζεται από τον εξοπλισμό του εργαστηρίου Ηλεκτρικών Μηχανών για τη εκτέλεση επιλεγμένων ασκήσεων που αφορούν την προβλήματα μοντελοποίησης, την ανάλυση της λειτουργίας των Ηλεκτρικών Μηχανών μέσω παρατηρητών μεταβλητών, όπως η εκτίμηση της αντι-ΗΕΔ (Back EMF), της μαγνητικής ροής και των ρευμάτων του στάτη.

Αξιολόγηση Φοιτητών

Ενδιάμεση γραπτή εξέταση και Τελικές Γραπτές Εξετάσεις. Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται κατά 100% από τον βαθμό του θεωρητικού μέρους και την επιτυχή διεκπεραίωση εργασιών-ασκήσεων πράξης.
1) Ο βαθμός του θεωρητικού μέρους διαμορφώνεται από ενδιάμεση και τελική γραπτή εξέταση. Η ενδιάμεση και τελική γραπτή εξέταση του θεωρητικού μέρους μπορεί να περιλαμβάνει: α) Επίλυση προβλημάτων εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν, β) Ερωτήσεις σύντομης απάντησης, γ) Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας.
2. Ο βαθμός του συνολικού μέρους διαμορφώνεται με εξέταση των ασκήσεων πράξης αξιολογώντας τις δεξιότητες σε συνδυασμό με τις θεωρητικές γνώσεις που αποκτήθηκαν κατά την διδασκαλίας του μαθήματος με τη μέθοδο της συνεχούς αξιολόγησης.
Κριτήρια αξιολόγησης: • Δυνατότητα περιγραφής της λειτουργίας των Ηλεκτρικών Μηχανών με χρήση μοντέλων στο abc και dq συστήματα αναφοράς. • Δυνατότητα επίλυσης ασκήσεων • Δεξιότητα επίλυσης προβλημάτων μη συμβατικής λειτουργίας των ηλεκτρικών μηχανών. • Δεξιότητα ανίχνευσης, αναγνώρισης και ανάλυσης των σφαλμάτων των ηλεκτρικών μηχανών. • Δυνατότητα ανίχνευσης και διάγνωσης του προβλήματος της μηχανής με παρατηρητές καταστάσεων ή με ανάλυση του σήματος ρεύματος.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος ΕΥΔΟΞΟΣ:
Ηλεκτρικές μηχανές (Σύγχρονες Μηχανές ), Δημουλιάς Χάρης, Έκδ.: 1η / 2013, ISBN: 978-960-418-431-6, Εύδοξος: 32997559, Α. ΤΖΙΟΛΑ και ΥΙΟΙ Α.Ε.
Σερβοκινητήρια Συστήματα, Μαδεμλής Χρήστος, Έκδοση: 1η / 2010, ISBN: 978-960-418-213-8, Εύδοξος: 59414394, Α. ΤΖΙΟΛΑ και ΥΙΟΙ Α.Ε.
Ηλεκτρικές μηχανές, Chapman J. Stephen, Θεοδουλίδης Θεόδωρος (επιμέλεια), Έκδοση: 5η / 2019, ISBN: 978-960-418-741-6, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 59414394, Εκδόσεις Α. ΤΖΙΟΛΑ και ΥΙΟΙ Α.Ε.
Ηλεκτρικές μηχανές, A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley jr., Stephen D. Umans, Έκδοση: 6η / 2013, ISBN: 978960330751-8, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 32997959, Εκδόσεις Fountas (ΓΡΗΓΟΡΙΟΣ ΧΡΥΣΟΣΤΟΜΟΥ ΦΟΥΝΤΑΣ).
Συγγράμματα που διανέμονται μέσω του Πανεπιστημίου ή της ηλεκτρονικής σελίδας του μαθήματος
https://eclass.autom.teithe.gr/modules/document/file.php/EXAM5110/NETWORKS_LAB_F15%CE%91.pdf
https://eclass.autom.teithe.gr/modules/document/file.php/EXAM5110/NETWORKS_EXE_F12.pdf