Električni pogonski sistemi

Opis predmeta

Osnovne komponente elektromotorskih pogonov. Pregled razvoja področja elektromotorskih pogonov, trenutno stanje in trendi razvoja. Statična in dinamična stanja elektromotorskih pogonov. Obratovalne karakteristike električnih motorjev in delovnih strojev. Vztrajnostni momenti v pogonskem sistemu, osnovna pogonska enačba, dinamični vrtilni moment. Mehanski prehodni pojavi, statična stabilnost pogonskega sistema. Izvedbe, priključevanje, označevanje in hlajenje električnih motorjev.

Električni motorji: asinhronski, sinhronski s trajnimi magneti, reluktančni, enosmerni komutatorski, enosmerni elektronsko komutirani. Obratovalne lastnosti električnih motorjev, statične in dinamične karakteristike, problematika zagona, nastavljanje vrtilne hitrosti, električno zaviranje. Pretvorniško napajanje enosmernih in izmeničnih motorjev in vključitev v regulacijske kroge.

Izbira električnih motorjev, segrevanje in ohlajanje električnih strojev, normirane obremenitve motorjev, metode za optimalno dimenzioniranje motorjev. Principi načrtovanja in izvedbe energijsko učinkovitih elektromotorskih pogonov.

Posebni električni pogonski sistemi: sistemi električne vleke in cestnih vozil, pogoni s plazenjem, električne gredi, pogoni dvigal, pogoni z linearnimi motorji, pogoni za ultravisoke vrtilne hitrosti.

Zaščita elektromotorskih pogonov: motnje s strani bremena, motnje iz napajalnega omrežja, moderna mikroprocesorsko vodena zaščita in avtomatiziran neprekinjen nadzor stanja pogonskega sistema.

Cilji in kompetence

Osvojiti znanja in postopke za samostojno načrtovanje, dimenzioniranje, upravljanje ter vzdrževanje različnih izvedb elektromotorskih pogonov v industrijskih in transportnih sistemih.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja s predstavljenimi teoretičnimi osnovami obravnavanih poglavij. Študentom je na voljo študijsko gradivo s podrobno vsebino.

Uspešno opravljanje praktičnih nalog na laboratorijskih vajah, ki potekajo v manjših skupinah, je zagotovljeno s predhodnimi pripravami, kjer se študenti seznanijo z računskimi in demonstracijskimi primeri.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

– Opisati trenutno stanje in trende na področju električnih pogonov.

– Pojasniti razlike med enostavnimi in reguliranimi električnimi pogoni in njihovimi gradniki.

– Pojasniti fizikalni princip delovanja temeljnih vrst električnih pogonov.

– Razložiti delovanje sklopa električni motor-mehansko breme.

– Raziskati odvisnost statičnih in dinamičnih obratovalnih karakteristik pogonskih motorjev od vhodnih parametrov, s katerimi krmilimo in reguliramo delovanje sistema.

– Oceniti ključno vlogo energijske učinkovitosti in izkoristka pri vodenju električnih pogonov.

– Prepoznati pomen zanesljivosti in varnosti pri delovanju električnih pogonov.

– Upravljati z modernimi izvedbami električnih pogonov, ki so značilne za industrijsko prakso.

Reference nosilca

1. K. Drobnič, M. Nemec, R. Fišer, V. Ambrožič, "Simplified detection of broken rotor bars in induction motors controlled in field reference frame", Control engineering practice, vol. 20, no. 8, August 2012, str. 761-769.
2. M. Nemec, K. Drobnič, D. Nedeljković, R. Fišer, V. Ambrožič, "Detection of broken bars in induction motor through the analysis of supply voltage modulation", IEEE transactions on industrial electronics, vol. 57, no. 8, August 2010, str. 2879-2888.
3. L. Gašparin, A. Černigoj, S. Markič, R. Fišer, "Additional cogging torque components in permanent-magnet motors due to manufacturing imperfections",  IEEE transactions on magnetics, vol. 45, no. 3, March 2009, str. 1210-121
4. L. Gašparin, R. Fišer, "Cogging torque sensitivity to permanent magnet tolerance combinations", Archives of electical engineering, vol. 62, no. 3, 2013, str. 449-461.
5.  A. Černigoj, L. Gašparin, R. Fišer, "Native and additional cogging torque components of PM synchronous motors – evaluation and reduction, Automatika, vol. 51, no. 2, 2010, str. 157-165.

Temeljni viri in literatura

1. R. Fišer, Interno študijsko gradivo v pisni in elektronski obliki.
2. D. Shroder, Elektrische Antriebe – Grundlagen mit Ubungs und Prufungsaufgaben, Springer, 2014.
3. A. Hughes, B. Drury, Electric Motors and Drives – Fundamentals, Types and Applications, Elsevier, 2013.
4. N. Mohan, Electric machines and Drives – A First Course, Wiley, 2012.
5. M. Barnes, Practical Variable Speed Drives and Power Electronics, Newnes, 2003.
6. B. Drury, The Control Techniques Drives and Controls Handbook, IET, 2009.
7. N. Srb, Elektromotori i elektromotorni pogoni, Graphis, Zagreb, 2007.
8. R. Mansius, Praxishandbuch Antriebsauslegung – Grunlagen, Formelsammlung, Beispiele, Vogel Fachbuch, 2012.