Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (N1)

Sylabus przedmiotu Elektromagnetyzm i maszyny elektryczne:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Automatyka i robotyka
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Elektromagnetyzm i maszyny elektryczne
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki
Nauczyciel odpowiedzialny Stanisław Gratkowski <Stanislaw.Gratkowski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Stanisław Gratkowski <Stanislaw.Gratkowski@zut.edu.pl>, Piotr Paplicki <Piotr.Paplicki@zut.edu.pl>, Ryszard Pałka <Ryszard.Palka@zut.edu.pl>, Krzysztof Stawicki <Krzysztof.Stawicki@zut.edu.pl>, Marcin Wardach <Marcin.Wardach@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 1 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL5 21 2,00,50zaliczenie
wykładyW5 15 2,00,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Zaliczenie przedmiotów: Matematyka, Fizyka 1, Elektrotechnika, Metody matematyczne w automatyce i robotyce.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zdobycie umiejętności tworzenia modeli matematycznych opisujących różnorodne zagadnienia pola elektromagnetycznego oraz rozwiązywania tych modeli metodami analitycznymi i numerycznymi z wykorzystaniem programów Matlab i Comsol.
C-2Zdobycie umiejętności tworzenia modeli matematycznych opisujących zagadnienia pola elektromagnetycznego i działanie maszyn elektrycznych oraz rozwiązywania tych modeli metodami analitycznymi i numerycznymi z wykorzystaniem programów Matlab, Comsol i Flux.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Pole magnetyczne przewodnika z prądem.1
T-L-2Pole magnetyczne cylindrycznej cewki bez rdzenia.1
T-L-3Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym, obwody magnetyczne.2
T-L-4Indukcyjność żłobka maszyny prądu stałego.1
T-L-5Indukcja elektromagnetyczna.1
T-L-6Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.2
T-L-7Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym.2
T-L-8Obwody magnetyczne.1
T-L-9Maszyny elektryczne prądu stałego.3
T-L-10Maszyny elektryczne prądu przemiennego.4
T-L-11Specjalne maszyny elektryczne.3
21
wykłady
T-W-1Przegląd równań Maxwella - sformułowania różniczkowe i całkowe; warunki ciągłości; zagadnienia statyczne i quasi-statyczne.1
T-W-2Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.1
T-W-3Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta , dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjności, energia, siły i momenty.3
T-W-4Pola zmienne w czasie: prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej, równania falowe, pola harmoniczne, płaska fala elektromagnetyczna, fala płaska w ośrodku stratnym, przepływ energii elektromagnetycznej i wektor Poyntinga.3
T-W-5Podstawowe prawa elektromagnetyzmu w teorii maszyn elektrycznych. Podstawowe informacje dotyczące maszyn elektrycznych.1
T-W-6Transformatory - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.1
T-W-7Maszyny prądu stałego - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.1
T-W-8Maszyny indukcyjne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.1
T-W-9Maszyny synchroniczne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.1
T-W-10Maszyny z magnesami trwałymi.1
T-W-11Maszyny specjalne: reluktancyjne, tarczowe, ze strumieniem poprzecznym.1
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.21
A-L-2Przygotowanie do zajęć.24
A-L-3Opracowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.15
60
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-W-2Samodzielne studiowanie literatury.40
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia.5
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny.
M-2Wykład problemowy.
M-3Pokaz.
M-4Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera. Wykorzystanie pogramów Matlab, Comsol Multiphysics i Flux do rozwiązywania zagadnień pola elektromagnetycznego i analizy maszyn elektrycznych.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Sprawdziany przed rozpoczęciem każdego ćwiczenia laboratoryjnego.
S-2Ocena formująca: Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia.
S-3Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie przedmiotu.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_O1.EL.2_W02
Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do opisu i analizy pola elektromagnetycznego, umożliwiającą zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach, układach i maszynach elektrycznych oraz ich otoczeniu.
AR_1A_W25T1A_W02C-2T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-W-4, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11, T-W-1, T-W-2, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-3M-1, M-2, M-3S-3, S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_O1.EL.2_U02
Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i opisu pola elektromagnetycznego i maszyn elektrycznych.
AR_1A_U26T1A_U09, T1A_U10InzA_U02, InzA_U03C-2T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-W-4, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11, T-W-1, T-W-2, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-3M-4S-2, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_O1.EL.2_W02
Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do opisu i analizy pola elektromagnetycznego, umożliwiającą zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach, układach i maszynach elektrycznych oraz ich otoczeniu.
2,0
3,0Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do opisu i analizy pola elektromagnetycznego, umożliwiającą zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach, układach i maszynach elektrycznych oraz ich otoczeniu.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
AR_1A_O1.EL.2_U02
Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i opisu pola elektromagnetycznego i maszyn elektrycznych.
2,0
3,0Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do analizy i opisu prostych zagadnień pola elektromagnetycznego i maszyn elektrycznych.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Krakowski M., Elektrotechnika teoretyczna - pole elektromagnetyczne, PWN, Warszawa, 1995
  2. Rawa H., Elektryczność i magnetyzm w technice., PWN, Warszawa, 1994
  3. Griffiths D. J., Podstawy elektrodynamiki, PWN, Warszawa, 2006, Wydanie drugie
  4. Łukaniszyn Ł., Wróbel R., Jagieła M., Komputerowe modelowanie bezszczotkowych silników tarczowych wzbudzanych magnesami trwałymi, Oficyna Wydawnicza, Opole, 2002
  5. Sikora R., Teoria pola elektromagnetycznego, WNT, Warszawa, 1997
  6. Dąbrowski M., Projektowanie maszyn elektrycznych prądu przemiennego, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1988
  7. Glinka T., Mikromaszyny Elektryczne wzbudzane Magnesami trwałymi, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1995

Literatura dodatkowa

  1. Morawski T., Gwarek W., Pola i fale elektromagnetyczne, WNT, Warszawa, 1998
  2. Sadiku M. N. O., Numerical techniques in electromagnetics, CRC Press LLC, 2001
  3. Wiak S., Welfle H., Silniki tarczowe w napędach lekkich pojazdów elektrycznych., Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej., Łódź., 2001, Monografie
  4. Koziej E., Maszyny elektryczne pojazdów samochodowych, Wydawnictwo Naukowo-techniczne, Warszawa, 1986
  5. Karwacki W., Maszyny Elektryczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1994

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Pole magnetyczne przewodnika z prądem.1
T-L-2Pole magnetyczne cylindrycznej cewki bez rdzenia.1
T-L-3Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym, obwody magnetyczne.2
T-L-4Indukcyjność żłobka maszyny prądu stałego.1
T-L-5Indukcja elektromagnetyczna.1
T-L-6Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.2
T-L-7Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym.2
T-L-8Obwody magnetyczne.1
T-L-9Maszyny elektryczne prądu stałego.3
T-L-10Maszyny elektryczne prądu przemiennego.4
T-L-11Specjalne maszyny elektryczne.3
21

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Przegląd równań Maxwella - sformułowania różniczkowe i całkowe; warunki ciągłości; zagadnienia statyczne i quasi-statyczne.1
T-W-2Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.1
T-W-3Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta , dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjności, energia, siły i momenty.3
T-W-4Pola zmienne w czasie: prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej, równania falowe, pola harmoniczne, płaska fala elektromagnetyczna, fala płaska w ośrodku stratnym, przepływ energii elektromagnetycznej i wektor Poyntinga.3
T-W-5Podstawowe prawa elektromagnetyzmu w teorii maszyn elektrycznych. Podstawowe informacje dotyczące maszyn elektrycznych.1
T-W-6Transformatory - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.1
T-W-7Maszyny prądu stałego - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.1
T-W-8Maszyny indukcyjne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.1
T-W-9Maszyny synchroniczne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.1
T-W-10Maszyny z magnesami trwałymi.1
T-W-11Maszyny specjalne: reluktancyjne, tarczowe, ze strumieniem poprzecznym.1
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.21
A-L-2Przygotowanie do zajęć.24
A-L-3Opracowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.15
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-W-2Samodzielne studiowanie literatury.40
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia.5
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_O1.EL.2_W02Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do opisu i analizy pola elektromagnetycznego, umożliwiającą zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach, układach i maszynach elektrycznych oraz ich otoczeniu.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W25Ma podstawową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami kierunków studiów powiązanych z kierunkiem Automatyka i Robotyka.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_W02ma podstawową wiedzę w zakresie kierunków studiów powiązanych ze studiowanym kierunkiem studiów
Cel przedmiotuC-2Zdobycie umiejętności tworzenia modeli matematycznych opisujących zagadnienia pola elektromagnetycznego i działanie maszyn elektrycznych oraz rozwiązywania tych modeli metodami analitycznymi i numerycznymi z wykorzystaniem programów Matlab, Comsol i Flux.
Treści programoweT-L-1Pole magnetyczne przewodnika z prądem.
T-L-2Pole magnetyczne cylindrycznej cewki bez rdzenia.
T-L-3Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym, obwody magnetyczne.
T-L-4Indukcyjność żłobka maszyny prądu stałego.
T-L-5Indukcja elektromagnetyczna.
T-L-6Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.
T-W-4Pola zmienne w czasie: prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej, równania falowe, pola harmoniczne, płaska fala elektromagnetyczna, fala płaska w ośrodku stratnym, przepływ energii elektromagnetycznej i wektor Poyntinga.
T-L-7Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym.
T-L-8Obwody magnetyczne.
T-L-9Maszyny elektryczne prądu stałego.
T-L-10Maszyny elektryczne prądu przemiennego.
T-L-11Specjalne maszyny elektryczne.
T-W-1Przegląd równań Maxwella - sformułowania różniczkowe i całkowe; warunki ciągłości; zagadnienia statyczne i quasi-statyczne.
T-W-2Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.
T-W-5Podstawowe prawa elektromagnetyzmu w teorii maszyn elektrycznych. Podstawowe informacje dotyczące maszyn elektrycznych.
T-W-6Transformatory - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
T-W-7Maszyny prądu stałego - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
T-W-8Maszyny indukcyjne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
T-W-9Maszyny synchroniczne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
T-W-10Maszyny z magnesami trwałymi.
T-W-11Maszyny specjalne: reluktancyjne, tarczowe, ze strumieniem poprzecznym.
T-W-3Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta , dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjności, energia, siły i momenty.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-2Wykład problemowy.
M-3Pokaz.
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie przedmiotu.
S-1Ocena formująca: Sprawdziany przed rozpoczęciem każdego ćwiczenia laboratoryjnego.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do opisu i analizy pola elektromagnetycznego, umożliwiającą zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach, układach i maszynach elektrycznych oraz ich otoczeniu.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaAR_1A_O1.EL.2_U02Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i opisu pola elektromagnetycznego i maszyn elektrycznych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U26Ma umiejętności pozwalające na realizację wybranych zadań z kierunków studiów powiązanych z kierunkiem automatyka i robotyka
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT1A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
T1A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U02potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
InzA_U03potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
Cel przedmiotuC-2Zdobycie umiejętności tworzenia modeli matematycznych opisujących zagadnienia pola elektromagnetycznego i działanie maszyn elektrycznych oraz rozwiązywania tych modeli metodami analitycznymi i numerycznymi z wykorzystaniem programów Matlab, Comsol i Flux.
Treści programoweT-L-1Pole magnetyczne przewodnika z prądem.
T-L-2Pole magnetyczne cylindrycznej cewki bez rdzenia.
T-L-3Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym, obwody magnetyczne.
T-L-4Indukcyjność żłobka maszyny prądu stałego.
T-L-5Indukcja elektromagnetyczna.
T-L-6Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.
T-W-4Pola zmienne w czasie: prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej, równania falowe, pola harmoniczne, płaska fala elektromagnetyczna, fala płaska w ośrodku stratnym, przepływ energii elektromagnetycznej i wektor Poyntinga.
T-L-7Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym.
T-L-8Obwody magnetyczne.
T-L-9Maszyny elektryczne prądu stałego.
T-L-10Maszyny elektryczne prądu przemiennego.
T-L-11Specjalne maszyny elektryczne.
T-W-1Przegląd równań Maxwella - sformułowania różniczkowe i całkowe; warunki ciągłości; zagadnienia statyczne i quasi-statyczne.
T-W-2Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.
T-W-5Podstawowe prawa elektromagnetyzmu w teorii maszyn elektrycznych. Podstawowe informacje dotyczące maszyn elektrycznych.
T-W-6Transformatory - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
T-W-7Maszyny prądu stałego - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
T-W-8Maszyny indukcyjne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
T-W-9Maszyny synchroniczne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
T-W-10Maszyny z magnesami trwałymi.
T-W-11Maszyny specjalne: reluktancyjne, tarczowe, ze strumieniem poprzecznym.
T-W-3Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta , dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjności, energia, siły i momenty.
Metody nauczaniaM-4Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera. Wykorzystanie pogramów Matlab, Comsol Multiphysics i Flux do rozwiązywania zagadnień pola elektromagnetycznego i analizy maszyn elektrycznych.
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia.
S-3Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie przedmiotu.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do analizy i opisu prostych zagadnień pola elektromagnetycznego i maszyn elektrycznych.
3,5
4,0
4,5
5,0