ZUT - Krajowe Ramy Kwalifikacji / Rok 2012/2013 / Wydział Elektryczny / Automatyka i robotyka (S1) / Sylabus przedmiotu

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)

Sylabus przedmiotu Elektromagnetyzm i maszyny elektryczne:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów	Automatyka i robotyka
Forma studiów	studia stacjonarne	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 dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
wykłady	W	5	30	2,0	0,50	zaliczenie
laboratoria	L	5	30	2,0	0,50	zaliczenie

Wymagania wstępne

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

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Zdobycie 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

KOD	Treść programowa	Godziny
laboratoria
T-L-1	Pole magnetyczne przewodnika z prądem.	2
T-L-2	Pole magnetyczne cylindrycznej cewki bez rdzenia.	2
T-L-3	Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym.	2
T-L-4	Obwody magnetyczne.	2
T-L-5	Indukcyjność żłobka maszyny prądu stałego.	2
T-L-6	Indukcja elektromagnetyczna.	2
T-L-7	Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.	3
T-L-8	Maszyny elektryczne prądu stałego.	5
T-L-9	Maszyny elektryczne prądu przemiennego.	5
T-L-10	Specjalne maszyny elektryczne.	5
		30
wykłady
T-W-1	Przegląd równań Maxwella - sformułowania różniczkowe i całkowe; warunki ciągłości; zagadnienia statyczne i quasi-statyczne.	2
T-W-2	Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.	2
T-W-3	Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta , dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjności, energia, siły i momenty.	6
T-W-4	Pola 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.	5
T-W-5	Podstawowe prawa elektromagnetyzmu w teorii maszyn elektrycznych.	1
T-W-6	Podstawowe informacje dotyczące maszyn elektrycznych.	2
T-W-7	Transformatory - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.	2
T-W-8	Maszyny prądu stałego - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.	2
T-W-9	Maszyny indukcyjne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.	2
T-W-10	Maszyny synchroniczne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.	2
T-W-11	Maszyny z magnesami trwałymi.	2
T-W-12	Maszyny specjalne: reluktancyjne, tarczowe, ze strumieniem poprzecznym.	2
		30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
laboratoria
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach.	30
A-L-2	Przygotowanie do zajęć.	15
A-L-3	Opracowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.	15
		60
wykłady
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach.	30
A-W-2	Samodzielne studiowanie literatury.	25
A-W-3	Przygotowanie do zaliczenia.	5
		60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

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

Sposoby oceny

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

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
AR_1A_O1.EL.2_W01 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_W25	T1A_W02	—	C-1	T-L-1, T-L-3, T-L-6, T-L-8, T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-L-7, T-L-4, T-L-2, T-L-5, T-W-5, T-W-11, T-W-6, T-W-10, T-W-8, T-W-9, T-W-12, T-W-7, T-L-9, T-L-10	M-1, M-3, M-2	S-1, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
AR_1A_O1.EL.2_U01 Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i opisu pola elektromagnetycznego i maszyn elektrycznych.	AR_1A_U26	T1A_U09, T1A_U10	InzA_U02, InzA_U03	C-1	T-L-1, T-L-3, T-L-6, T-L-8, T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-L-4, T-L-5, T-L-2, T-L-7, T-W-5, T-L-10, T-L-9, T-W-7, T-W-6, T-W-9, T-W-8, T-W-11, T-W-10, T-W-12	M-4	S-2, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
AR_1A_O1.EL.2_W01 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
	3,0	Student 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 kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
AR_1A_O1.EL.2_U01 Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i opisu pola elektromagnetycznego i maszyn elektrycznych.	2,0
	3,0	Student 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

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

Literatura dodatkowa

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

Treści programowe - laboratoria

KOD	Treść programowa	Godziny
T-L-1	Pole magnetyczne przewodnika z prądem.	2
T-L-2	Pole magnetyczne cylindrycznej cewki bez rdzenia.	2
T-L-3	Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym.	2
T-L-4	Obwody magnetyczne.	2
T-L-5	Indukcyjność żłobka maszyny prądu stałego.	2
T-L-6	Indukcja elektromagnetyczna.	2
T-L-7	Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.	3
T-L-8	Maszyny elektryczne prądu stałego.	5
T-L-9	Maszyny elektryczne prądu przemiennego.	5
T-L-10	Specjalne maszyny elektryczne.	5
		30

Treści programowe - wykłady

KOD	Treść programowa	Godziny
T-W-1	Przegląd równań Maxwella - sformułowania różniczkowe i całkowe; warunki ciągłości; zagadnienia statyczne i quasi-statyczne.	2
T-W-2	Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.	2
T-W-3	Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta , dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjności, energia, siły i momenty.	6
T-W-4	Pola 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.	5
T-W-5	Podstawowe prawa elektromagnetyzmu w teorii maszyn elektrycznych.	1
T-W-6	Podstawowe informacje dotyczące maszyn elektrycznych.	2
T-W-7	Transformatory - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.	2
T-W-8	Maszyny prądu stałego - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.	2
T-W-9	Maszyny indukcyjne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.	2
T-W-10	Maszyny synchroniczne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.	2
T-W-11	Maszyny z magnesami trwałymi.	2
T-W-12	Maszyny specjalne: reluktancyjne, tarczowe, ze strumieniem poprzecznym.	2
		30

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach.	30
A-L-2	Przygotowanie do zajęć.	15
A-L-3	Opracowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.	15
		60

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach.	30
A-W-2	Samodzielne studiowanie literatury.	25
A-W-3	Przygotowanie do zaliczenia.	5
		60

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	AR_1A_O1.EL.2_W01	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.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	AR_1A_W25	Ma podstawową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami kierunków studiów powiązanych z kierunkiem Automatyka i Robotyka.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T1A_W02	ma podstawową wiedzę w zakresie kierunków studiów powiązanych ze studiowanym kierunkiem studiów
Cel przedmiotu	C-1	Zdobycie 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	T-L-1	Pole magnetyczne przewodnika z prądem.
	T-L-3	Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym.
	T-L-6	Indukcja elektromagnetyczna.
	T-L-8	Maszyny elektryczne prądu stałego.
	T-W-1	Przegląd równań Maxwella - sformułowania różniczkowe i całkowe; warunki ciągłości; zagadnienia statyczne i quasi-statyczne.
	T-W-2	Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.
	T-W-3	Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta , dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjności, energia, siły i momenty.
	T-W-4	Pola 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-7	Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.
	T-L-4	Obwody magnetyczne.
	T-L-2	Pole magnetyczne cylindrycznej cewki bez rdzenia.
	T-L-5	Indukcyjność żłobka maszyny prądu stałego.
	T-W-5	Podstawowe prawa elektromagnetyzmu w teorii maszyn elektrycznych.
	T-W-11	Maszyny z magnesami trwałymi.
	T-W-6	Podstawowe informacje dotyczące maszyn elektrycznych.
	T-W-10	Maszyny synchroniczne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
	T-W-8	Maszyny prądu stałego - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
	T-W-9	Maszyny indukcyjne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
	T-W-12	Maszyny specjalne: reluktancyjne, tarczowe, ze strumieniem poprzecznym.
	T-W-7	Transformatory - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
	T-L-9	Maszyny elektryczne prądu przemiennego.
	T-L-10	Specjalne maszyny elektryczne.
Metody nauczania	M-1	Wykład informacyjny.
	M-3	Pokaz.
	M-2	Wykład problemowy.
Sposób oceny	S-1	Ocena formująca: Sprawdziany przed rozpoczęciem każdego ćwiczenia laboratoryjnego.
Sposób oceny	S-3	Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie przedmiotu.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student 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

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	AR_1A_O1.EL.2_U01	Potrafi 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 studiów	AR_1A_U26	Ma umiejętności pozwalające na realizację wybranych zadań z kierunków studiów powiązanych z kierunkiem automatyka i robotyka
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T1A_U09	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
	T1A_U10	potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	InzA_U02	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
	InzA_U03	potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
Cel przedmiotu	C-1	Zdobycie 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	T-L-1	Pole magnetyczne przewodnika z prądem.
	T-L-3	Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym.
	T-L-6	Indukcja elektromagnetyczna.
	T-L-8	Maszyny elektryczne prądu stałego.
	T-W-1	Przegląd równań Maxwella - sformułowania różniczkowe i całkowe; warunki ciągłości; zagadnienia statyczne i quasi-statyczne.
	T-W-2	Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.
	T-W-3	Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta , dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjności, energia, siły i momenty.
	T-W-4	Pola 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-4	Obwody magnetyczne.
	T-L-5	Indukcyjność żłobka maszyny prądu stałego.
	T-L-2	Pole magnetyczne cylindrycznej cewki bez rdzenia.
	T-L-7	Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.
	T-W-5	Podstawowe prawa elektromagnetyzmu w teorii maszyn elektrycznych.
	T-L-10	Specjalne maszyny elektryczne.
	T-L-9	Maszyny elektryczne prądu przemiennego.
	T-W-7	Transformatory - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
	T-W-6	Podstawowe informacje dotyczące maszyn elektrycznych.
	T-W-9	Maszyny indukcyjne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
	T-W-8	Maszyny prądu stałego - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
	T-W-11	Maszyny z magnesami trwałymi.
	T-W-10	Maszyny synchroniczne - zasada działania, budowa, podstawowe zależności.
	T-W-12	Maszyny specjalne: reluktancyjne, tarczowe, ze strumieniem poprzecznym.
Metody nauczania	M-4	Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera. Wykorzystanie pogramów Matlab, Comsol Multiphysics i Flux do rozwiązywania zagadnień pola elektromagnetycznego i analizy maszyn elektrycznych.
Sposób oceny	S-2	Ocena formująca: Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia.
Sposób oceny	S-3	Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie przedmiotu.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student 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