Detail předmětu

Elektrické stroje

FEKT-BPC-ESBAk. rok: 2025/2026

Kurz se zaměřuje na principy, konstrukci a provoz elektrických strojů, klíčových pro moderní mobilitu, elektrotechniku a průmyslové aplikace. Úvod pokrývá základy magnetismu a jejich rovnice, následuje podrobná analýza transformátorů, včetně konstrukce, principů činnosti a jejich reálných vlastností. Další část je věnována točivým elektrickým strojům, jako jsou asynchronní a synchronní stroje, se zaměřením na tvorbu momentu, generování točivého magnetického pole, vinutí, provozní charakteristiky a regulaci. Součástí je i problematika synchronních strojů s vyniklými póly a permanentními magnety. Kurz zahrnuje moderní trendy, v oblasti užití elektrických strojů pro elektrifikaci dopravy.

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Vstupní znalosti

Student by měl být schopen:
- definovat a vysvětlit pojmy elektromagnetické pole, elektrické pole, magnetické pole, obvody se soustředěnými a rozprostřenými parametry,
- řešit stejnosměrné, střídavé obvody a magnetické obvody,
- řešit vícefázové střídavé obvody,
- definovat a vysvětlit pojmy práce a energie,
- definovat a vysvětlit pojmy vlastní a vzájemná indukčnost, energie jedné cívky a soustavy cívek, hustota a vznik síly v magnetickém a elektrickém poli,
- popsat a vysvětlit základní vlastnosti magnetických materiálů včetně permanentních magnetů.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Laboratorní cvičení - 30 bodů
Závěrečná písemná zkouška - 70 bodů 

 

Učební cíle

Seznámit studenty s principem činnosti a provozními vlastnostmi transformátorů, asynchronních strojů, stejnosměrných strojů a synchronních strojů. Získané teoretické vědomosti ověřit v laboratoři měřením provozních vlastností elektrických strojů.
Absolvent předmětu je schopen:
- popsat hlavní části elektrických strojů,
- znát třídy izolací a provedení elektrických strojů,
- popsat konstrukci transformátoru,
- vyjmenovat a vysvětlit druhy ztrát v transformátoru,
- pochopit a vysvětlit činnost jednofázových a vícefázových transformátorů,
- určit na základě měření parametry náhradního obvodu transformátoru,
- nakreslit a vysvětlit fázorový diagram transformátoru naprázdno, nakrátko a při zatížení,
- zapojit vinutí a změřit hodinový úhel transformátoru,
- vysvětlit a určit napěťovou regulaci transformátoru,
- popsat konstrukci a princip činnosti třífázového asynchronního stroje s vinutou kotvou a kotvou nakrátko,
- vysvětlit vznik točivého magnetického pole,
- vyjmenovat základní typy vinutí střídavých strojů,
- nakreslit průběh magnetického pole vinutí rozloženého ve více drážkách,
- nakreslit náhradní schéma asynchronního stroje, odvodit moment a nakreslit momentovou charakteristiku,
- popsat způsoby připojení asynchronního motoru na síť a možnosti regulace otáček,
- popsat konstrukci, princip činnosti a vlastnosti jednofázových asynchronních motorů,
- vysvětlit princip činnosti synchronního stroje s hladkým rotorem a popsat jeho konstrukci,
- vysvětlit reakci kotvy stroje s hladkým rotorem,
- nakreslit zjednodušené obvodové schéma, odvodit momentovou rovnici a nakreslit fázorový diagram a momentovou charakteristiku,
- vysvětlit pomocí fázorových diagramů práci generátoru do samostatné zátěže a s tvrdou sítí,
- vysvětlit práci synchronního kompenzátoru,
- popsat konstrukční provedení a vysvětlit princip činnosti stejnosměrného stroje,
- popsat základní druhy vinutí kotvy stejnosměrného stroje,
- odvodit vztahy pro indukované napětí a moment a vysvětlit reakci kotvy,
- vysvětlit provozní vlastnosti stejnosměrných dynam a motorů,
- vysvětlit princip činnosti a popsat konstrukci jednofázových komutátorových motorů.

Základní literatura

Fitzgerald,Kingsley,Kusko::Electric Machinery,McGraw-Hill
Hrabovcová, V., Rafajdus, P.: Elektrické stroje. Teória a príklady, EDIS ŽU v Žiline, ISBN: 978-80-554-0101-0 (CS)
Měřička,Haňka,Voženílek.::Elektrické stroje,ČVUT Praha
O'Kelly:Performance and Control of Electrical Machines,McGraw-Hill
P. C. Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, ISBN: 9781118078877 (EN)
Stephen Umans: Fitzgerald & Kingsley's Electric Machinery 7th Edition, ISBN: 978-0073380469 (EN)

Elearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-SEE bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný, je součástí profilujícího základu

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. Úvod a motivace; Základy elektromagnetismu v elektrických strojích – základní vztahy, ztráty a pojmy
  2. Základy elektromagnetismu v elektrických strojích - konstrukce, princip činnosti jednoduchého stejnosměrného stroje
  3. Základy elektromagnetismu v elektrických strojích – systém dvou cívek a jejich působení
  4. Transformátor – Reálný transformátor, náhradní schéma, základní rovnice.
  5. Točivé elektrické stroje – Úvod, Produkce momentu, vznik točivého magnetického pole, vinutí
  6. Opakování a příprava na KT1; Asynchronní stroj – úvod do asynchronních elektromotorů
  7. Asynchronní stroj – náhradní obvod.
  8. Asynchronní stroj – fázorový diagram a provozní charakteristiky. Spouštění trojfázových asynchronních motorů ze sítě, regulace otáček a jednofázové asynchronní stroje.
  9. Synchronní stroj – Princip činnosti, konstrukční provedení, fázorové diagramy.
  10. Synchronní stroj – Teorie stroje s hladkým rotorem. Momentová charakteristika, synchronní stroj pracující do samostatné zátěže a paralelně se sítí.
  11. Synchronní stroj – Synchronní stroje s vyniklými póly a s permanentními magnety.
  12. OPAKOVÁNÍ a příprava na KT2;  Počítání synchronních strojů
  13. KT2 – Střídavé točivé elektrické stroje

Laboratorní cvičení

10 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. Zásady bezpečnosti při práci v laboratoři.
  2. L1 – Jednoduchý elektrický stroj na stejnosměrné napájení
  3. L2 – Asynchronní motor – naprázdno a dopočet ztrát
  4. L3 – Asynchronní motor – momentová charakteristika a výpočet parametrů náhradního schématu.
  5. LN – náhradní měření 


Kde: N – numerické cvičení, L – laboratorní cvičení, KT – kontrolní test. L1 – Jednoduchý elektrický stroj na stejnosměrné napájení

Cvičení odborného základu

16 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. N1 – Magnetické obvody a magnetismus v el. strojích, síla na vodič v magnetickém poli
  2. N2 – transformátory, Dvě cívky na společném jádře
  3. N3 – Opakování a příprava na KT1
  4. KT1 – Základy elektromagnetismu v elektrických strojích a jednofázové transformátory
  5. N4 – Asynchronní stroj.
  6. N5 – Asynchronní stroj
  7. N6 – Synchronní stroj.
  8. N7 - OPAKOVÁNÍ a příprava na KT2

 

 

Elearning