Otázky a okruhy problematiky pro p ípravu na státní záv re nou zkoušku z oboru +PE v navazujícím magisterském programu strukturovaného studia na FEL Z U v ak. r. 2008/2009 18112008 – Št. Rusák
Soubor obsahuje tématické okruhy a otázky z problematiky dvou zam ení studia v oboru +PE. Každé z tchto zam ení se pak dlí do dvou p edmt státní závrené zkoušky: Zam ení Pohony a výkonová elektronika: KEV/SNEPP Elektrické pohony P KEV/SNVE Výkonová elektronika Zam ení Elektrické stroje a p ístroje, elektrotechnologie KEV/SNEPS Elektrické pohony S KEV/SNEMS Elektromechanické systémy
KEV/SNEPP
Elektrické pohony P
1. Systém a jeho matematický model. Vnjší a vnit ní popis spojitých/diskrétních systém; diferenciální/diferenní rovnice, L-p enos/Z-p enos, stavová reprezentace - dynamické rovnice (stavová a výstupní). 2. Dynamické vlastnosti lineárních spojitých/diskrétních systém . P echodová, impulsní a frekvenní charakteristika, zpsob m ení a vyhodnocení, vzájemné souvislosti; diskretizace a perioda vzorkování, impulsní a p echodová posloupnost. 3. Základní typy ízených soustav. Statická, astatická (integraní) a derivaní soustava, dynamické vlastnosti soustav 1. a 2. ádu; soustavy s dopravním zpoždním. 4. Algebra blokových schémat. Základní typy spojení prvk v A - sériové, paralelní, antiparalelní, základní ního transformaní pravidla; blokové schéma systému automatického ízení (regula obvodu), význam jednotlivých subsystém a veliin; p enos ízení, odchylky a poruchy. 5. Stabilita lineárních spojitých/diskrétních systém a nelineárních systém . Algebraická a frekvenní kritéria stability, vlastnosti a použití (Hurwitz, Routh-Schur, Nyquist, Jury, Ljapunov). 6. iditelnost a pozorovatelnost dynamických systém . Kritéria úplné iditelnosti a úplné pozorovatelnosti, význam a praktické použití. 7. Kvalita regula!ního pochodu. Kritéria kvality - vlastnosti a použití; lineární regulaní plocha, kvadratické kritérium, ITAE, optimální modul, symetrické optimum. 8. Regulátor P, PI, PID. Popis, struktura a použití, dynamické a frekvenní vlastnosti; optimální nastavení parametr regulátoru (standardní tvary, frekvenní charakteristiky, kritické zesílení). 9. Výkonové obvody ss pohon , napájených ze st ídavé sít". Reverzaní mnie v obvodu kotvy a v obvodu buzení výkonové obvody, základní obvody ídící a regulaní, proudové pulsní usmrovae. Otázky a okruhy problematiky pro p ípravuna státní záv re nou zkoušku z oboru +PE v navazujícím magisterském programu strukturovaného studia na FEL Z U v ak. r. 2008/2009
1/7
10. Výkonové obvody ss pohon , napájených ze stejnosm"rné troleje. Výkonové obvody...pracovní režimy jízda, brzdní rekuperací, brzdní do odporu, základní obvody regulaní. 11. Matematický model ss motoru, napájeného z usm"r ova!e. Blokové schéma motoru s konstantním buzením p i nep erušovaném a p erušovaném proudu, problematika modelu motoru s promnným buzením. 12. Struktury regula!ních obvod ss pohon s regulací rychlosti. Schémata, popis innosti, prbhy základních veliin, zhodnocení vlastností. 13. Struktury regula!ních obvod ss pohon s regulací polohy. Princip prbžné a cílové regulace polohy, strukturní schémata, popis innosti, prbhy základních veliin, zhodnocení vlastností. 14. Struktury regula!ních obvod ss pohon s regulací výkonu. Princip regulace “navíjedel”, principiální schéma regulaních obvod, popis innosti, diskuse základních problém. 15. Inženýrské metody analysy a syntézy ss pohon . Princip metod, srovnání jednotlivých metod, jednoduchý p íklad. Vliv pružného spojení motoru s pohánným strojem na dynamické vlastnosti pohonu. 16. Asynchronní motor v ustáleném stavu. Asynchronní motor napájený zdrojem naptí: Základní rovnice, náhradní schéma, momentové charakteristiky, vliv naptí, odporu rotoru, kmitotu. Pracovní režimy pohon, brzdní. Motor napájený zdrojem proudu - diskuse rozdílných vlastností. 17. Matematický model asynchronního motoru. Princip odvození matematického modelu asynchronního motoru v transformovaných sou adnicích, diskuse výsledných vztah, možnosti využívání modelu. Srovnání statického a dynamického modelu motoru. 18. Výkonový obvod pohon s as. motorem. Mni kmitotu s bžným usmrovaem a s nap ovým pulsním usmrovaem, s proudovým a nap ovým st ídaem. Pracovní režim pohon, brzdní. Fázorové diagramy, popis innosti, zhodnocení. motor . 19. Skalární ízení asynchronních Odvození algoritm ízení, principiální schémata, vysvtlení innosti p i pracovních režimech pohon, brzdní. 20. Asynchronní motor s vektorovým ízením. Princip vektorového ízení, zhodnocení vlastností pohonu, principiální schémata ídících a regulaních obvod pro pohon s proudovým a nap ovým st ídaem. Srovnání vektorového a skalárního ízení v p echodných jevech. 21. Asynchronní motor s p ímým ízením momentu Princip p ímého ízení momentu, princip ízení vektoru magnetického toku. Principiální schéma, popis innosti, zhodnocení vlastností pohonu. 22. Asynchronní motor napájený do statoru i rotoru Tok energie p i pracovních režimech pohon a brzdní v podsynchronní a nadsynchronní oblasti. Výkonový obvod podsynchronní a nadsynchronní kaskády, ídící a regulaní obvody. Dvojit napájený as. motor s cyklokonvertorem v obvodu rotoru … výkonový obvod, vlastnosti, možnosti regulace.
Otázky a okruhy problematiky pro p ípravuna státní záv re nou zkoušku z oboru +PE v navazujícím magisterském programu strukturovaného studia na FEL Z U v ak. r. 2008/2009
2/7
23. Základní vlastnosti regulovaných synchronních motor Moment motoru napájeného zdrojem naptí: Momentová charakteristika, statická a dynamická stabilita, úiník. Moment motoru napájeného zdrojem proudu. Možné zpsoby regulace synchronních motor ... zhodnocení vlastností. 24. Synchronní motor napájený zdrojem proudu – „ventilový motor“ innosti v pracovních režimech pohon a brzdní, fázorový Princip. schéma, popis diagram, komutace st ídae v závislosti na nabuzení motoru, innost p i velmi nízkých otákách. Základní algoritmy ízení. 25. Synchronní motor napájený nap" ovým st ída!em. Vektorový diagram, základní vlastnosti, princip vektorového ízení. Synchronní motor s permanentními magnety – problematika „odbuzování“ p i vyšších otákách. 26. Elektronicky komutované motory Druhy, napájení, vlastnosti. 27. Lineární motory Druhy, konstrukce, vlastnosti, charakteristiky. 28. Mikroprocesorový regulátor pohonu Výbr (návrh) mikroprocesorového regulátoru – koncepce regulátoru, výbr mikrokontroléru a jeho sledované parametry, vztah mezi výpoetním výkonem a vlastnostmi pamti. 29. Tvorba algoritmu v pevné ádové !árce. Normování, volba referenních (vztažných) hodnot a volba vhodného datového formátu. Normování promnných, výraz a rovnic. 30. Periférie ur!ené pro ídící a regula!ní aplikace: PWM, A/D p evodník, QEP/CAPTURE, GPIO, SPI, SCI, CAN. Princip, základní vlastnosti a požadavky na tyto periférie kladené programátorem. 31. idla rychlosti a polohy Principy, zpsob zpracování a využití informace z idla (tachodynamo, inkrementální idlo IRC, Hallovy snímae, absolutní rotaní snímae ARC, resolver). 32. Základní bloky regula!ních struktur. Základní algoritmy a jejich implementace v mikroprocesoru: PS regulátor, íslicové filtry, rampy a profily. Aproximace funkce polynomem a tabulkou. 33. Dimenzování prvk výkonového obvodu ss pohon . Transformátor, usmrova, tlumivka, motor. 34. Dimenzování prvk výkonového obvodu st . pohon . Frekvenní mni, filtr v ss obvodu mnie, motor. 35. Vliv elektrických pohon (napájených polovodi!ovými m"ni!i) na energetickou sí . Typický odbr proudu tchto pohon: stejnosmrný pohon, asynchronní motor s em, ventilový motor, nap ovým st ídaem, asynchronní motor s proudovým st ída synchronní motor s nap ovým st ídaem. Diskuse problematiky, možnosti odstranní negativních jev.
KEV/SNVE
Výkonová elektronika
1. Výkonové polovodi!ové sou!ástky (diody, tranzistory a tyristory) – druhy, statické vlastnosti, dynamické vlastnosti, proudová a nap ová zatížitelnost. 2. Základní spojení usm"r ova! – vzájemné porovnání základních druh, st ídaový a usmrovaový chod, význam použití nulové diody, výklad skutené komutace. Otázky a okruhy problematiky pro p ípravuna státní záv re nou zkoušku z oboru +PE v navazujícím magisterském programu strukturovaného studia na FEL Z U v ak. r. 2008/2009
3/7
3. P erušovaný a nep erušovaný proud usm"r ova! – zvlnní nep erušovaného proudu, perušovaný proud p i zátži typu motor, dynamické vlastnosti usmrovae p i p erušovaném a nep erušovaném proudu. 4. Sériová a paralelní spojení usm"r ova! – kruhový diagram , postupné ízení omezování jalového výkonu 1. harmonických, omezování deformaního jalového výkonu s využitím sériového nebo paralelního spojení. 5. Proudové pulsní usm"r ova!e –možnosti použití, vlastnosti ve srovnání s klasickými usmrovai, principy ízení, akumulaní obvod. 6. Nap" ové pulsní usm"r ova!e – možnosti použití, vlastnosti ve srovnání s klasickými usmrovai, principy ízení. 7. Stejnosm"rné spína!e a pulsní m"ni!e – principy snižování naptí, zvyšování naptí a pulsního ízení odporu, zvlnní proudu zátže, vstupní filtr. 8. Vícefázová spojení pulsních m"ni! – druhy, principy ízení, zvlnní vstupního naptí na kondenzátoru vstupního filtru, zvlnní proudu zátže. 9. Vícekvadrantová spojení pulsních m"ni! – varianty, principy a použitelnost dvoukvadrantových mni, ty kvadrantový mni – princip a použitelnost. 10. Nap" ové st ída!e p i obdélníkovém ízení – jednofázové a trojfázové spojení, spínací diagram, regulaní rozsah úhlu sepnutí Ψ, naptí na zátži R p i zvolené hodnot Ψ, spínání zptných diod. 11. Nap" ové st ída!e p i ŠPM – porovnání s ostatními zpsoby ízení, princip založený na koincidenci nosného a modulaního signálu, polární modulace. 12. Proudové st ída!e – dv funkce komutaního obvodu, st ída s mezifázovou komutací, obvodové ešení s vypínatelnými souástkami, ŠPM (vložené komutace, polární ízení). 13. M "ni!e kmito!tu – nep ímé s nap ovým st ídaem, nep ímé s proudovým st ídaem, p ímé s vnjší komutací, p ímé s vlastní komutací. 14. Volba polovodi!ových sou!ástek m"ni!e – volba nap ové zatížitelnosti (nap ového schéma p estupu typu), ztráty na polovodiových souástkách, zpsoby chlazení, náhradní tepla, volba proudové zatížitelnosti (proudového typu), proudová p etížitelnost, jištní proti nadproudu. 15. P ep"tí v obvodech m"ni! - omezování p eptí vzniklých vn mnie (atmosférická a spínací p eptí), omezování komutaních p eptí diod a tyristor, omezování p eptí vznikajících p i vypínání vypínatelných souástek. 16. Sériové a paralelní azení polovodi!ových sou!ástek – volba potu souástek v etzci, zlepšování rozdlení naptí ve statických a dynamických stavech, volba potu paralelních souástek, zpsoby zlepšování rozdlení proudu ve statických a dynamických stavech. "r ova! - idealizované prbhy17. Harmonické proudu na st ídavé stran" usm amplitudový zákon, vliv úhlu komutace, pomry p i souasné práci více mni. 18. P sobení nep ímých m"ni! kmito!tu na stranu napájecí sít" – pomry u mnie s proudovým st ídaem, pomry u mnie s nap ovým st ídaem, zobecnný amplitudový zákon, vliv kapacity a induknosti stejnosmrného obvodu, skutený úiník. Vliv nep ímého mnie na zátž – soustava mni, kabel, motor. 19. Zm"ny nap"tí zp sobené m"ni!i v napájecí síti - impedance sít, vyšší harmonické složky naptí. 20. Zp soby minimalizace harmonických a kompenzace ú!iníku v rozvodné síti - bez pomoci p ídavných za ízení, s pomocí p ídavných za ízení – sí ové filtry, dynamická kompenzace úiníku. Otázky a okruhy problematiky pro p ípravuna státní záv re nou zkoušku z oboru +PE v navazujícím magisterském programu strukturovaného studia na FEL Z U v ak. r. 2008/2009
4/7
21. ídící a ovládací obvody m"ni! , p izpsobení vstupních a výstupních signál, galvanické oddlení.
KEV/SNEPS
Elektrické pohony S
1. Ss motor, napájený z usm"r ova!e Ustálené stavy - Nep erušovaný proud, p erušovaný proud, momentová charakteristika. P echodné jevy - prbhy veliin, problematika matematického popisu (“nespojit” pracující zdroj) 2. Výkonové obvody ss pohon , napájených ze st ídavé sít". Reverzaní mnie v obvodu kotvy a v obvodu buzení, výkonové obvody, základní obvody ídící a regulaní. 3. Výkonové obvody ss pohon , napájených ze stejnosm"rné troleje. Výkonové obvody,.pracovní režimy jízda, brzdní rekuperací, brzdní do odporu, základní obvody regulaní. 4. Dimenzování blok výkonového obvodu ss pohon Transformátor, usmrova, tlumivka, motor. 5. Struktury regula!ních obvod ss pohon s regulací rychlosti. Schémata, popis innosti, prbhy základních veliin, zhodnocení vlastností. 6. Struktury regula!ních obvod ss pohon s regulací polohy . Princip prbžné a cílové regulace polohy, strukturní schémata, popis innosti, prbhy základních veliin, zhodnocení vlastností. 7. Struktury regula!ních obvod ss pohon s regulací výkonu. Princip regulace “navíjedel”, principiální schéma regulaních obvod, popis innosti, diskuse základních problém. 8. Inženýrské metody analýzy a syntézy ss pohon . Princip metod, srovnání jednotlivých metod, jednoduchý p íklad. 9. Asynchronní motor v ustáleném stavu. Asynchronní motor napájený zdrojem naptí: Základní rovnice, náhradní schéma, momentové charakteristiky, vliv naptí, odporu rotoru, kmitotu. Pracovní režimy pohon, brzdní. Motor napájený zdrojem proudu ... diskuse rozdílných vlastností. 10. Matematický model asynchronního motoru. Nap ové rovnice statoru a rotoru v sou adných systémech statoru a rotoru, p epoet do spoleného sou adného systému…stojícího a rotujícího synchronní rychlostí. Vliv zpsobu napájení - zdroj naptí a zdroj proudu. 11. Výkonový obvod pohon s as. motorem. Mni kmitotu s proudovým a nap ovým st ídaem. Schéma, popis innosti, komutace mni, fázorové diagramy, zhodnocení vlastností (pracovní režim pohon, brzdní). 12. Nap" ov" - kmito!tové, proudov" - kmito!tové ízení as. motoru. Odvození algoritm ízení, principiální schémata, vysvtlení innosti p i pracovních režimech pohon, brzdní. 13. Asynchronní motor s vektorovým ízením. Princip vektorového ízení, zhodnocení vlastností pohonu, principiální schémata ídících a regulaních obvod pro pohon s proudovým a nap ovým st ídaem. Srovnání vektorového a klasického ízení v p echodných jevech.
Otázky a okruhy problematiky pro p ípravuna státní záv re nou zkoušku z oboru +PE v navazujícím magisterském programu strukturovaného studia na FEL Z U v ak. r. 2008/2009
5/7
14. Asynchronní motor s p ímým ízením momentu Princip p ímého ízení momentu, princip ízení pohybu vektoru mg. toku spínáním tranzistor st ídae. Principiální schéma, popis innosti, zhodnocení vlastností pohonu. 15. Asynchronní motor napájený do statoru i rotoru. Tok energie p i pracovních režimech pohon a brzdní v podsynchronní a nadsynchronní oblasti. Podsynchronní, nadsynchronní polovodiová kaskáda, dvojit napájený motor (v rotoru cyklokonvertor) … princip innosti, výkonové obvody, obvody regulaní. 16. Základní vlastnosti regulovaných synchronních motor Moment motoru napájeného zdrojem naptí: Momentová charakteristika, statická a dynamická stabilita, úiník. Moment motoru napájeného zdrojem proudu. Možné zpsoby regulace synchronních motor ... zhodnocení vlastností. 17. Ventilový motor. Výkonový obvod … schéma, popis innosti v pracovních režimech pohon, brzdní. Komutace tyristor st ídae p i vyšší rychlosti a v okolí rychlosti nulové. Principiální schéma regulaních obvod. Zhodnocení vlastností. 18. Synchronní motor s permanentními magnety Základní vlastnosti, vektorový diagram, zpsoby regulace …princip vektorového ízení. 19. íslicové regula!ní obvody v elektrických pohonech. P esnost a kvalita regulace ve srovnání s analogovými obvody. Princip innosti mikropoítae, pracujícího v reálném ase. Diskuse požadavk na poíta, pracující jako regulátor proudu, rychlosti ap. Diskrétní algoritmy základních regulátor. 20. Syntéza regula!ních obvod elektrických pohon Diskuse problematiky: Ss motory s promnným buzením, složité matematické modely st motor, nespojit pracující napájecí zdroje motor (ší ková modulace), íslicové regulaní obvody. 21. Vliv elektrických pohon (napájených polovodi!ovými m"ni!i) na energetickou sí Typický odbr proudu: stejnosmrný pohon, asynchronní motor s nap ovým st ídaem, asynchronní motor s proudovým st ídaem, ventilový motor. Diskuse problematiky.
KEV/SNEMS
Elektromechanické systémy
Elektrické stroje: 1. Indukovaná naptí a magnet. toky. 2. Náhradní schémata elektrických stroj a fázorové diagramy. 3. Hlavní a rozptylové reaktance. 4. Ztráty a úinnost. 5. Výkonová rovnice, zákon podobnosti. 6. Magnetické obvody, dimenzování, magnetizaní charakteristiky. 7. Pole toivé a pulzaní, vyšší prostorové harmonické. 8. Ventilaní a tepelné výpoty el. stroj. 9. Intenzivní chlazení el. stroj. 10. Parazitní jevy v el. strojích. 11. Stejnosmrná a st ídavá vinutí, požadavky, vlastnosti, zásadní návrh. 12. ízení rychlosti motor.
Otázky a okruhy problematiky pro p ípravuna státní záv re nou zkoušku z oboru +PE v navazujícím magisterském programu strukturovaného studia na FEL Z U v ak. r. 2008/2009
6/7
Transformátory: 1. Transformátor naprázdno, proud, ztráty 2. Transformátor nakrátko, dlící plocha, výpoet naptí nakrátko. 3. Trojfázové transformátory, spojení, hodinové íslo, paralelní chod, nesymetrie. 4. Trojvinu ový transformátor. 5. Autotransformátory, vlastnosti, použití. 6. P echodné stavy. 7. Namáhání vinutí p i zkratu. To!ivé stroje: 1. Princip synchronního stroje, typy stroj. 2. Režim naprázdno a nakrátko synchron. stroje. 3. Generátor samostatn pracující. 4. Paralelní chod sychron. stroj, stroj na síti, ízení inného a jalového výkonu. 5. Synchronní stroj s vyniklými póly, vlastnosti, rozdíly proti stroji s válcovým rotorem. 6. Nesymetrické režimy synchron. stroj. 7. Princip asynchron. stroje, vznik toivého momentu, rychlost polí ve stroji. 8. Momentová charakteristika, energetická bilance as. stroje. 9. Kružnicový diagram, sestrojení, charakteristické body, platnost. 10. Stroje se speciální kotvou, jednofázový stroj. 11. Princip stejnosmrného stroje, pole ve stroji. 12. Komutace, pomocné póly, kompenzaní vinutí. 13. Charakteristiky stejnosmrných stroj dle zapojení budícího vinutí. 14. Vliv napájecích obvod (st ídavá složka proudu) na stejnosmrné stroje. xxx xxxxxxxxx xxx
Otázky a okruhy problematiky pro p ípravuna státní záv re nou zkoušku z oboru +PE v navazujícím magisterském programu strukturovaného studia na FEL Z U v ak. r. 2008/2009
7/7
