Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
FEKTZkratka: PP-SEEAk. rok: 2014/2015
Program: Elektrotechnika a komunikační technologie
Délka studia: 4 roky
Profil
Cílem postgraduálního doktorského studia je výchova k vědecké práci v oboru silnoproudé elektrotechniky a elektroenergetiky. Absolventi se uplatní jednak na vědecké a výzkumné dráze, včetně průmyslového vývoje, jednak jako vědecko-pedagogičtí pracovníci na vysokých školách a rovněž ve vyšších manažerských funkcích
Klíčové výsledky učení
Absolvent získá vysoké teoretické znalosti a naučí se samostatně řešit složité vědecké a technické úkoly Absolvent je připraven k dalšímu odbornému růstu s vysokou mírou adaptibility Absolventi se uplatní jednak na vědecké a výzkumné dráze, včetně průmyslového vývoje, jednak jako vědecko-pedagogičtí pracovníci na vysokých školách a rovněž ve vyšších manažerských funkcích
Profesní profil absolventů s příklady
Absolvent získá vysoké teoretické znalosti, osvojí si základy vědecké práce a naučí se samostatně řešit složité problémy z oblasti vědy a techniky, s využitím celosvětových informačních zdrojů v daném oboru. Absolvent je připraven k dalšímu vědeckému a odbornému růstu s vysokou mírou adaptibility a najde široké společenské uplatnění jednak v oblasti vědy a výzkumu, včetně výzkumu a vývoje v průmyslových společnostech, a to i jako perspektivní pracovník pro vyšší manažerské funkce, jednak i jako vědecko-pedagogický pracovník na technických univerzitách.
Garant
doc. Dr. Ing. Miroslav Patočka
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Téma je zaměřeno na problematiku akumulace energie v energetických systémech s cílem stabilizace elektrizační soustavy.
Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.
Téma se zaměřuje na energetické systémy, které jsou alternativou tradičných, konvenčních technologií, tak jako jsou běžně vnímány v aktuálním kontextu energetiky. Jedním z cílů je položit technický základ těmto alternativám, doplnit mnohdy chybějící srozumitelnou technickou a fyzikální podobu informací a začlenit tyto alternativy do kontextu běžně chápaných a dostupných technologií. V současné době tyto alternativy mohou sehrát klíčovou roli při hledání budoucích cest nejen v energetice, ale celkovém životním stylu s cílem trvalé udržitelnosti. Je evidentní, že tradiční přístupy k získávání energie mají své limity a nejen že je odhalujeme, jsme přímo konfrontováni jejich přítomností, např. v podobě ubývajících zásob nerostného bohatství. Těžiště práce může být zaměřeno na přístupná a reálná témata, jako jsou obnovitelné zdroje. Nicméně vědecký přínos by měl posun do oblastí, které zatím klasická věda obecně odmítá přijmout, jako je např. tzv. volná energie.
Školitel: Baxant Petr, doc. Ing., Ph.D.
Cílem práce bude analýza různých druhů ztrát v elektrických strojích při nestandardních podmínkách - např. nesinusové napájení, teplotní a mechanické namáhání.
Školitel: Ondrůšek Čestmír, doc. Ing., CSc.
Téma se zabývá problematikou spolehlivosti a bezpečnosti elektrických pohonů z pohledu hardware i software. Téma je orientováno na aplikace svysokými požadavky na bezpečnost pohonů v drážní, letecké a automobilové dopravě. Řešeny budou metody zajišťování bezpečnosti a spolehlivosti a postupy prokazování požadovaných vlastností v návaznosti na související normy
Školitel: Klíma Bohumil, doc. Ing., Ph.D.
V posledních několika letech získávají v odborné veřejnosti silnou podporu reaktorové systémy malých a středních výkonů v modulárním uspořádání s důrazem na pasivní bezpečnostní prvky. Tyto systémy jsou primárně projektovány do oblastí s obtížnou dostupností a omezenými možnostmi vyvedení výkonu, jejich využití je však možné i ve standarních rozvinutých elektrizačních soustavách, kde mohou mít význam jako lokálně distribuovaný zdroj primárního zatížení s extrémně nízkými provozními náklady. Jejich bezpečnostní systémy jsou založeny na pasivních prvcích a fyzikálních principech. Cíle práce je nejen vytvoření detailního dynamického modelu takového systému a analýza těžkých havárijí, ale zejména analýza abnormalních provozních přechodových procesů, které nejsou dostatečně experimentálně prověřeny.
Školitel: Katovský Karel, prof. Ing., Ph.D.
Diagnostika izolačního stavu zařízení určených pro VN a VNN je moderní metodou umožňující neinvazivním způsobem lokalizovat místo poruchy, přinést komplexní informaci o izolačním stavu nebo určit míru rušení při provozu testovaného objektu. Částečné výboje způsobují postupnou degradaci izolace prostřednictvím elektrických, erozivních, chemických a tepelných účinků – tím snižují její životnost, spolehlivost a způsobují elektromagnetické rušení. Práce je zaměřena na diagnostiku vnějších, vnitřních a povrchových částečných výbojů u zařízení napájených střídavým napětím o frekvencí 50 Hz a maximální efektivní hodnotě 300 kV, dále pak na analýzu naměřených výsledků a tvorbu pomocných laboratorních přípravků.
Školitel: Orságová Jaroslava, doc. Ing., Ph.D.
Téma je zaměřeno na měření a analýzu vibrací elektrických strojů. Konkrétně na diagnostiku frekvenčního spektra měřených amplitud a zrychlení chvění asynchroních motorů. Hlavním cílem je vytvoření metody založené na neuronových sítích, která má rozpoznávat různé typy poruch elektrických strojů a umožní jejich predikci.
Školitel: Janda Marcel, Ing., Ph.D.
Téma je zaměřeno na výzkum elektrických strojů s vysokou účinností, analýzu jednotlivých druhů ztrát a možnosti jejich omezení. Analýza jednotlivých typů vinutí, vliv prostorových harmonických, potlačení nežádoucích prostorových harmonických při zachování vysokého činitele vinutí, speciální konstrukce rotoru, aplikaci moderních materiálů permanentních magnetů. Analytický návrh, také s použitím programu Ansoft-RMxprt, simulace pomocí metody konečných prvků v programu Ansoft-Maxwell 2D/3D, optimalizace. Předpokládá se výroba vzorků a experimentální ověřování výsledků výzkumu.
Školitel: Vítek Ondřej, doc. Ing., Ph.D.
Téma je zaměřeno na problematiku modrého záření generovaného ze světelných zdrojů tzv. "Blue light Hazard". Toto modré záření se objevuje např. ve spektru LED zdrojů, jenž jsou v současné době masivně nasazovány do osvětlovacích soustav. Je tak možné, že reálně hrozí trvalé poškození zrakového ústrojí. Úkolem doktoranda je shromáždit dostupné informace o této problematice, zhodnotit možná rizika na zdraví člověka a případně navrhnout opatření, která tyto rizika sníží.
Cílem disertační práce je vytvoření komplexního výpočetního modelu pro hodnocení bezpečného, spolehlivého a efektivního provozování jaderného paliva nové generace a jeho validace na experimentálních datech získaných z měření na výzkumných jaderných reaktorech. Téma bude řešeno ve spolupráci s UJV Řež, a.s. a CV Řež, s.r.o.
Téma doktorské práce je zaměřené na teoretické zvládnutí principů a efektů vznikajících v netriviálních materiálových uskupeních ve VN a VVN technice. Teoretické popisy jak fyzikálních tak matematických modelů budou zaměřeny na aplikace pro zkušební zařízení a příslušenství VN a VVN impulsních zkoušek přístrojů a strojů. Specifické případy budou aplikovány pro některé situace dynamických zkoušek strojů a přístrojů. Výstupy budou cíleně vyhodnoceny jak v diferenciálních tak integrálních veličinách pro možnost ověření a porovnání s experimenty.
Školitel: Fiala Pavel, prof. Ing., Ph.D.
V současné době řídicí systémy pracují na základě jasně definovaného algoritmu, který zpracovává zadanou sadu vstupů a generuje požadované výstupní veličiny. Činnost algoritmu může být ovlivněna změnou parametrů, jejichž množina je také předem dána. Cíle práce je navrhnout řídicí systém, který se bude autonomně přizpůsobovat měnícím se požadavkům či konfiguraci vstupů a výstupů. Funkce systému se bude postupně zdokonalovat na základě dat, která systém sám zpracovává. Primární aplikací bude řízení činnosti budov či větších celků s ohledem na optimalizaci celkové energetické bilance.
Téma je orientováno na měření velmi malých vzdáleností a deformací rotujících částí el. strojů, které mají významný vliv na provozní vlastnosti strojů a zařízení. K měření je využito moderní měřící, záznamové a vyhodnocovací techniky. Cílem je posouzení a optimalizace dílčích vlivů fyzikálních veličin na vlastnosti a parametry elektromechanických soustav. Práce sestává z teoretické, experimentální a aplikační části. Problematika je na ÚVEE průběžně řešena v rámci grantového projektu, připravuje se mezinárodní spolupráce.Výsledky jsou průběžně publikovány
Školitel: Veselka František, doc. Ing., CSc.
Téma je zaměřeno na analýzu současných postupů při testování izolace zařízení používaných pro přenos a rozvod elektrické energie v distribučních sítích s napětím 110 kV a 22 kV. Cílem je vytvoření metodik pro měření a zkoušení izolace, které obvykle zahrnuje: měření izolační pevnosti střídavým a stejnosměrným napětím a zkoušky impulsním napětím a to při různých okolních podmínkách (znečištění, vlhkost apod.). Dále jsou to testy namáhání izolace koronou, měření kvality dielektrika, zotaveného napětí nebo částečných výbojů. V úvodu se předpokládá rozsáhlá rešerše současných technických předpisů a norem pro uvedené zkoušky na základě, kterých bude vytvořen projekt pro technickou realizaci testů ve vysokonapěťové laboratoři.
Nízkoteplotní plazma nachází mnohostranné technologické využití. Jedním z jeho možných zdrojů je generátor plazmatu (plazmatron), který k produkci plazmatu využívá elektrický oblouk. Cílem práce je vytvořit matematicko-fyzikální model oblouku a provést srovnání se zjednodušeným modelem. K ověření modelu budou využity hodnoty naměřené na plazmatronu.
Školitel: Lázničková Ilona, doc. Ing., Ph.D.
Jedním z největších problémů v oblasti kvality elektrické energie jsou rychlé změny napětí, tedy jeho kolísání, způsobující blikání světelných zdrojů, které může následně vést k nežádoucímu vjemu blikání s nepříznivým vlivem na zrakový vjem. Kolísání napětí je způsobeno řadou známých mechanizmů způsobujících u světelných zdrojů kolísání zářivého výkonu ale i změnu spektra. Vjem těchto změn je u člověka dán mimo jiné fyziologií zraku. Práce je zaměřena na analýzu procesu přenosu kolísání napětí na kolísání zářivého výkonu a změnu spektra zdrojů, a dále využití výsledků analýzy pro vývoj a realizaci a verifikaci objektivního měřiče blikání respektujícího vedle jasového i chromatický flikr. Práce tedy zahrnuje teoretickou-analytickou, vývojovou i realizační část. Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
Školitel: Drápela Jiří, prof. Ing., Ph.D.
Téma je zaměřeno na výzkum metod monitorování stavu a diagnostiky poruch elektrických strojů pomocí různých diagnostických signálů, jejich zpracování a vyhodnocení.
Téma se týká spojitých převodových mechanismů rotačních pohybů, které slouží pro plynulý a úsporný pohon zejména dopravních prostředků, jako např. osobních automobilů, nákladních automobilů, trolejbusů, tramvají, lokomotiv, apod. Je aktuální zejména pro hybridní pohony, elektromobily, apod. Předpokládá se teoretické řešení toku energie jednotlivými větvemi, výroba prototypu a jeho praktické ověření na zvoleném dopravním prostředku. Přislíbena je spolupráce s firmami ZMS Třebíč, Institutu motorových vozidel v Praze, EM Brno.
Řízení elektrické spotřeby zapadá do konceptu vyrovnávání výroby jednotlivých zdrojů rozptýlené výroby v daném regionu s její spotřebou, kdy bude nutné využívat odložení spotřeby na straně odběratelů jak v odběratelské třídě „B“ (velkoodběr se samostatným přívodem ze sítě vn), tak i v maloodběru podnikatelské sféry – odběratelská třída „C“. Cílem práce je návrh a zpracování algoritmů pro predikci spotřeby (systém „učící se“ z dat minulých a vyhodnocování potřeb budoucích) a návrh způsobu využití pro řízení sítí.
Školitel: Toman Petr, prof. Ing., Ph.D.
Zajištění elektromagnetické kompatibility v distribučních sítích z hlediska deformace a změn velikosti napětí je odvozeno od definovaných úrovní odolnosti spotřebičů a zjednodušeného lineárního jednofázového schématu a jednoduchého pravděpodobnostního modelu (např. IEC 61000-1-4). Výsledkem jsou meze emisí nelineárních/dynamických zátěží (např. IEC 61000-3-2, 3-3, 3-11, 3-12). Jak ale ukazuje praxe, předpoklady těchto modelů se neshodují s reálnými výsledky. Disertační práce je zaměřena na vývoj modelů obecných nelineárních a dynamických zátěží s unifikovanou parametrizací vlastností zahrnující stupeň distribuce v topologicky reprezentativních systémech. Takto vzniklé modely budou verifikovány pomocí simulací a srovnáním s výsledky z reálných sítí. Při řešení je předpokládán analytický a statistický přístup s cílem navrhnout procesy modelování s vyšší spolehlivostí predikce, které mohou být použity namísto doposud používaných.
Cílem je navrhnout a ověřit nové metody hodnocení kvality napětí se zaměření na dílčí parametry a souhrnný parametr umožňující evaluaci lokální i globální evaluaci kvality napětí s využitím pro měřící účely, tj. on-line monitoring, pro optimalizaci prostředků pro zlepšení kvality napětí, atd. Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
Náhradní zapojení asynchronního stroje může mít tvar T-článku, Gama-článku nebo Inverzního gama-článku. Nové metody řízení jsou založeny na formálním matematickém přepočtu těchto náhradních zapojení do zcela jiného vhodného tvaru. V rámci výzkumu budou konkrétní metody simulovány v Matlabu-Simulinku, realizovány hardwarově i softwarově a experimentálně ověřeny.
Školitel: Patočka Miroslav, doc. Dr. Ing.
Poruchy svodičů přepětí v provozovaných fotovoltaických elektrárnách (FVE) připojených do sítí vn ukazují na potřebu posouzení a ev. přehodnocení současné praxe v projektování ochrany před přepětím těchto zařízení, jejichž provoz se liší od dosavadních převažujících odběrných zařízení. Charakter provozu FVE je specifický v tom, že v čase kdy nevyrábějí k síti zůstávají připojeny poměrně velké transformátory prakticky naprázdno, navíc s kabelovým rozvodem vn a jím způsobenou dodávkou jalového výkonu do sítě, příp. i s tzv. dekompenzačním zařízením, který má této dodávce jalové energie zabránit, ale které může být příčinou přepětí při přechodových stavech v síti, především při zemních poruchách a jejich vypínání. Cílem práce je návrh konceptu chránění, který bude zahrnovat jak ochranu proti atmosférickým, tak i proti spínacím přepětím. Chránění by mělo být specifikováno zejména pro generátory, motory, transformátory, dekompenzační tlumivky a zaměřeno zejména na úroveň vysokého napětí.
Cílem je formulace algoritmů pro návrh elektrických strojů s maximální účinností při optimálním využití materiálových možností. Téma je podporováno firmou Siemens.
Návrh a optimalizace nových způsobů chlazení elektrických strojů s pomocí moderních výpočetních metod a aplikaci několika typů optimalizačních metod s důrazem na genetické algoritmy.
Problematika návrhu uzemňovacích systémů a způsob provozu sítí při poruchách jsou klíčovými faktory ovlivňujícími bezpečnost elektrických sítí. Na druhé straně vybudování zaručeně bezpečné elektrické sítě je velmi obtížné, velmi nákladné a pro přenosy velkých výkonů téměř nerealizovatelné. Cílem práce je podrobná analýza rizik a aplikace výsledků do návrhu metodiky pro optimální návrh systémů uzemnění.
Téma je zaměřeno na problematiku modelování energetických systémů s OZE a následnou predikci energetických toků u těchto systémů.
Na základě požadavků kladených na kontaktní materiály budou studovány vhodné kontaktní materiály pro jednotlivá konstrukční uspořádání přístrojů. Následně budou vybrané materiály podrobně experimentálně prozkoumány s cílem nalézt rozhodující veličiny pro numerické simulace zahrnující problematiku kontaktního styku (elektrické a tepelné odpory,..) a jejich funkční závislosti na vybraných parametrech.
Školitel: Aubrecht Vladimír, prof. RNDr., CSc.
Téma je zaměřeno na provozní diagnostiku a optimalizaci provozu multivalentních tepelných systémů (tepelná čerpadla, solární systémy, kogenerační jednotky).
Řešení energetické bilance v plazmatu oblouku se zaměřením na stanovení energie vyzářené. Studium vlivu spektrálního intervalu a vliv molekulárních složek na radiační transport energie. Návrh programu pro výpočet koeficientu absorpce vybraného typu termického plazmatu.
S rozvojem a transformací distribučních sítí od pasivních k aktivním zahrnujícím distribuované zdroje elektrické energie s rozšířenými možnostmi regulace spotřeby vzrůstá z důvodu nezbytnosti zajištění elektromagnetické kompatibility i nutnost regulace napětí z hlediska různých parametrů. Cílem práce je analyzovat dostupná technická řešení, evaluovat jejich přínos a zpracovat metodiku pro optimalizaci jejich nasazení a provozu. Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
Téma je zaměřené na problematiku systémových elektroinstalací, které se stále více prosazují jako řídící elektroenergetické systémy nejenom v komerčních a průmyslových aplikacích, ale i v rodinné a bytové výstavbě. Nabízí se možnost využít tak zvanou inteligenci systémové instalace jako prostředku nejenom pro řízení technologií a uživatelských procesů v rámci vnitřních funkcí objektu, ale také pro řízení objektu z pohledu nadřazeného systému jakým může být distribuční síť.
Téma zahrnuje problematiku kluzného kontaktu ve špičkových aplikacích elektromechanických systémů, provozovaných v dynamických provozních podmínkách ( spouštění, regulace, apod.) s vysokými jmenovitými hodnotami proudu, napětí, otáček, výkonu, rychlosti a definovanými parametry okolního prostředí. Vzhledem k tomu, že vývoj elektromechanických systémů je zejména v současné době spojen s požadavkem vysoké spolehlivosti a definované životnosti, mělo by být cílem práce prodloužení životnosti kluzného kontaktu, snížení degradace stacionární i pohybující se části kluzného kontaktu, eliminace vlivu okolí na vedení proudu mezi stacionární a pohyblivou částí kluzného kontaktu. Dílčí informace budou získávány i analýzou průběhu budicího proudu.
Téma zahrnuje studium problematiky kluzného kontaktu nejen v klasických aplikacích, ale i ve speciálních aplikacích elektromechanických systémů, provozovaných v dynamických provozních podmínkách s vysokými jmenovitými hodnotami proudu, napětí, otáček, rychlosti a definovanými parametry okolního prostředí. V případě kluzného kontaktu se předpokládá využití nově vyvinutých materiálů např. HS22196, VS3110. Tato koncepce představuje integraci kluzného kontaktu s aplikací teflonu a kluzného kontaktu uhlík – uhlík. Přislíbena je spolupráce s firmami ElringKlinger Kunstofftechnik GmbH , NAREX, EM Brno.
Integrace velkého počtu obnovitelných zdrojů energie při malé velikosti výrobních zdrojů do struktury výroby elektřiny bude vyžadovat nové struktury rozvodných sítí a nové strategie pro jejich provoz a řízení s cílem zajistit jejich účinnost, bezpečnost, udržitelnost, spolehlivost a kvalitu dodávky. Lze předpokládat, že v distribučních sítích (DS) se bude řešit: • změna toku energie - chránění distribučních sítí se bude více podobat chránění přenosových systémů, do kterých v současné době pracuje většina zdrojů, • nové algoritmy ochran, které budou schopny se vyrovnat s nižšími hodnotami zkratových proudů v důsledku malých zkratových příspěvků generátorů s měniči, • nové řídící aplikace pro zdroje rozptýlené výroby připojené k distribuční síti pro jejich ovládání, rekonfigurace , synchronizace a opětného zapnutí, • rozvoj silných komunikačních sítí v s integrací dat na základě IEC 61850, • spolehlivá detekce ostrovů a schopnost záměrného vytvoření ostrovního provozu v části sítě.
Téma je zaměřeno na posouzení míry vlivu jednotlivých konstrukčních částí jisticího přístroje nízkého napětí na proces zhášení spínacího oblouku. Po důkladném teoretickém prostudování komplexní problematiky budou vhodně kombinovány experimentální metody a metody založené na numerické simulaci za účelem identifikace dominantních faktorů. Cílem práce je vytvořit ucelený pohled na zhášecí proces, který by v budoucnu usnadnil konstrukční práce na nových přístrojích.
Téma je zaměřeno na aplikaci nanotechnologií u elektrických strojů, zejména s kluzným kontaktem. Práce navazuje na rozsáhlé znalosti a dovednosti v této oblasti, které byly získány na ÚVEE FEKT VUT v Brně při aplikaci moderních technologií v konstrukci elektrických strojů. Cílem je zjištění závislostí a vazeb mezi jednotlivými komponenty, v různém konstrukčním a technologickém provedení s vazbou např. na EMC.. Problematika je na ÚVEE řešena průběžně a je dosahováno zajímavých výsledků publikovaných na mezinárodní úrovni. Ústav disponuje speciálními měřicími pracovišťi pro praktické ověřování teoretických předpokladů a spolupracuje se špičkovými firmami.
Spolehlivost dodávky elektrické energie patří k dlouhodobým prioritám vyspělé společnosti. S tím souvisí potřeba rychlé a spolehlivé lokalizace poruch vznikajících na prvcích elektrizační soustavy. V řadě případů je možné poruchu identifikovat v začátečním stadiu a předejít tak jejímu rozšíření a následným výpadkům. Cílem práce je analýza současných metod využívajících analýzu částečných výbojů pro hodnocení stavu jednotlivých zařízení a následně využití získaných poznatků pro detekci vznikajících poruch v distribuční soustavě. Příkladem může být zhoršený izolační stav transformátorů, průchodek, jednopólová porucha na vedení s izolovanými vodiči, atd.
Díky velkému počtu zdrojů rozptýlené výroby a rovněž rostoucímu počtu odběrných míst zejména v průmyslových oblastech se provoz distribučních sítí VN potýká s řadou problémů. Mezi tyto problémy, které je nutné v dohledné době řešit, patří zejména lokalizace poruch, regulace napětí, výpočet technických a netechnických ztrát, monitorování toku výkonu, vyhodnocení zatížení prvků monitorované soustavy a predikce zatížení. Pro řešení uvedených problémů je nutné komplexní využití monitorů napětí a proudů, které jsou instalovány nebo budou v dohledné době instalovány do soustavy VN či NN. Cílem práce je tedy efektivní využití dat z monitorů pro optimalizaci provozu sítí VN pro odstranění uvedených provozních problémů. Optimalizace bude zaměřena jak na již instalované monitory napětí a proudů, tak i na jejich plánované instalace při posouzení jejich optimálního rozmístění.
Téma je zaměřeno na oblast výkonových DC/DC měničů s transformátorem (spínaných zdrojů). Aplikace nových výkonových spínacích polovodičů a nových magnetických materiálů umožňují konstruovat měniče extrémních parametrů s vysokou účinností. Cílem výzkumu bude hledání optimálních zapojení silových obvodů a jejich řídicích struktur. Součástí řešení budou optimalizační postupy při návrhu vinutých prvků silových obvodů.
Školitel: Vorel Pavel, doc. Ing., Ph.D.