Základy elektrotechniky
| Typ studia | bakalářské |
|---|---|
| Jazyk výuky | čeština |
| Kód | 410-2001/01 |
| Zkratka | ZELE |
| Název předmětu česky | Základy elektrotechniky |
| Název předmětu anglicky | Fundamentals of Electrical Engineering |
| Kreditů | 6 |
| Garantující katedra | Katedra elektroenergetiky |
| Garant předmětu | doc. Ing. Václav Kolář, Ph.D. |
Osnova předmětu
Osnova přednášek:
1. Zákonitosti elektrického proudu a elektrických obvodů - základní pojmy, definice a zákony magnetického a elektromagnetického pole (opak. fyziky). Stejnosměrné (DC) obvody - spojení, výkony, nelineární obvody. Základy bezpečnosti při práci s elektrickým zařízením.
2. Střídavý proud: vznik, popisy, charakteristické hodnoty, parametry, obvodové veličiny s prvky R,L,C, výkony, kompenzace. Třífázová soustava a obvody: vznik, vlastnosti, výkony, řešení obvodů, točivé pole
3. Elektrické přístroje nn - rozdělení, funkce, jistící a spínací přístroje, chrániče, základní rozdělení, popis konstrukce a činnosti jednotlivých druhů elektromagnetů, vlastnosti, použití.
4. Elektrické stroje - definice a základní rozdělení. Netočivé elektrické stroje - transformátory - rozdělení, popis konstrukce a činnosti, provozní stavy, vyjádření vlastností a parametrů, měření jednofázového transformátoru. Použití transformátorů - výkonové transformátory, oddělovací a bezpečnostní tranformátory, měřicí transformátory a další.
5. Asynchronní, synchronní a stejnosměrné stroje - rozdělení, konstrukční uspořádání, princip činnosti, způsoby spouštění, řízení rychlosti a brzdění, použití.
6. Základy polovodičové techniky - přechod P-N, diody, tranzistory, tyristory, triaky, V-A charakteristiky těchto prvků, usměrňovače, základní aplikace v elektrických zařízeních.
7. Aplikace polovodičových měničů v praxi - Typy výkonových polovodičových měničů (usměrňovače, střídače, DC/DC měniče) a jejich principy. Použití v průmyslu, dopravě, obnovitelných zdrojích a spotřební elektronice. Řízení měničů, účinnost, EMC, tepelné dimenzování a praktické aspekty návrhu.
8. Výroba elektrické energie – principy a technologie. Přehled hlavních typů elektráren: konvenční (uhelné, plynové, jaderné) a jejich energetické charakteristiky. Obnovitelné zdroje energie (OZE): fotovoltaika, větrné elektrárny, vodní elektrárny, biomasa; jejich možnosti, omezení a vliv na stabilitu sítě. Decentralizovaná výroba, kogenerace a dopady na distribuční soustavy. Akumulace elektrické energie. Zálohování.
9. Přenos a rozvod elektrické energie - přenosová a distribuční soustava. Struktura a funkce: přenosová (vvn, zvn), distribuční (nn, vn), transformace napětí. Elektrická vedení - druhy, požadavky, hlediska dimenzování, zásady jištění a selektivity. Schémata zapojení sítí a jejich typické využití v průmyslu a obytné výstavbě.
10. Elektrické teplo - vznik tepla z elektrické energie, druhy a popisy jednotlivých elektrotepelných zařízení.
11. Elektrické světlo - Fyzikální principy vzniku světla, světelné veličiny a parametry (svítivost, světelný tok, účinnost). Konstrukce a vlastnosti světelných zdrojů (žárovky, zářivky, LED, speciální zdroje). Návrh a řízení osvětlovacích soustav, energetická náročnost, normy a trendy v osvětlování.
12. Inteligentní elektroinstalace v budovách: architektura inteligentních systémů – snímače a aktory, typy sběrnic, komunikační protokoly. Řízení osvětlení, stínění, regulace teploty a rekuperace vzduchu, zdroje topení a chlazení, zabezpečení, ochrana a přístupový systém budovy, energetický management. Praktické příklady implementace.
1. Zákonitosti elektrického proudu a elektrických obvodů - základní pojmy, definice a zákony magnetického a elektromagnetického pole (opak. fyziky). Stejnosměrné (DC) obvody - spojení, výkony, nelineární obvody. Základy bezpečnosti při práci s elektrickým zařízením.
2. Střídavý proud: vznik, popisy, charakteristické hodnoty, parametry, obvodové veličiny s prvky R,L,C, výkony, kompenzace. Třífázová soustava a obvody: vznik, vlastnosti, výkony, řešení obvodů, točivé pole
3. Elektrické přístroje nn - rozdělení, funkce, jistící a spínací přístroje, chrániče, základní rozdělení, popis konstrukce a činnosti jednotlivých druhů elektromagnetů, vlastnosti, použití.
4. Elektrické stroje - definice a základní rozdělení. Netočivé elektrické stroje - transformátory - rozdělení, popis konstrukce a činnosti, provozní stavy, vyjádření vlastností a parametrů, měření jednofázového transformátoru. Použití transformátorů - výkonové transformátory, oddělovací a bezpečnostní tranformátory, měřicí transformátory a další.
5. Asynchronní, synchronní a stejnosměrné stroje - rozdělení, konstrukční uspořádání, princip činnosti, způsoby spouštění, řízení rychlosti a brzdění, použití.
6. Základy polovodičové techniky - přechod P-N, diody, tranzistory, tyristory, triaky, V-A charakteristiky těchto prvků, usměrňovače, základní aplikace v elektrických zařízeních.
7. Aplikace polovodičových měničů v praxi - Typy výkonových polovodičových měničů (usměrňovače, střídače, DC/DC měniče) a jejich principy. Použití v průmyslu, dopravě, obnovitelných zdrojích a spotřební elektronice. Řízení měničů, účinnost, EMC, tepelné dimenzování a praktické aspekty návrhu.
8. Výroba elektrické energie – principy a technologie. Přehled hlavních typů elektráren: konvenční (uhelné, plynové, jaderné) a jejich energetické charakteristiky. Obnovitelné zdroje energie (OZE): fotovoltaika, větrné elektrárny, vodní elektrárny, biomasa; jejich možnosti, omezení a vliv na stabilitu sítě. Decentralizovaná výroba, kogenerace a dopady na distribuční soustavy. Akumulace elektrické energie. Zálohování.
9. Přenos a rozvod elektrické energie - přenosová a distribuční soustava. Struktura a funkce: přenosová (vvn, zvn), distribuční (nn, vn), transformace napětí. Elektrická vedení - druhy, požadavky, hlediska dimenzování, zásady jištění a selektivity. Schémata zapojení sítí a jejich typické využití v průmyslu a obytné výstavbě.
10. Elektrické teplo - vznik tepla z elektrické energie, druhy a popisy jednotlivých elektrotepelných zařízení.
11. Elektrické světlo - Fyzikální principy vzniku světla, světelné veličiny a parametry (svítivost, světelný tok, účinnost). Konstrukce a vlastnosti světelných zdrojů (žárovky, zářivky, LED, speciální zdroje). Návrh a řízení osvětlovacích soustav, energetická náročnost, normy a trendy v osvětlování.
12. Inteligentní elektroinstalace v budovách: architektura inteligentních systémů – snímače a aktory, typy sběrnic, komunikační protokoly. Řízení osvětlení, stínění, regulace teploty a rekuperace vzduchu, zdroje topení a chlazení, zabezpečení, ochrana a přístupový systém budovy, energetický management. Praktické příklady implementace.
E-learning
Materiály jsou dostupné v https://lms.vsb.cz/.
Povinná literatura
MIKULEC, Milan a Václav HAVLÍČEK. Základy teorie elektrických obvodů 2. Vyd. 2. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2002. ISBN 80-01-02462-8.
WOJNAR, Jiří. Základy elektrotechniky I. Brno : Tribun EU, 2009. ISBN: 978-80-7399-699-4.
WOJNAR, Jiří. Základy elektrotechniky II. Brno: Tribun EU, 2009. ISBN 978-80-7399-830-1.
BIRD John. Electrical Circuit Theory and Technology. 6th edition. London, 2017, Taylor & Francis Ltd, ISBN 978-11-38-67349-6
WOJNAR, Jiří. Základy elektrotechniky I. Brno : Tribun EU, 2009. ISBN: 978-80-7399-699-4.
WOJNAR, Jiří. Základy elektrotechniky II. Brno: Tribun EU, 2009. ISBN 978-80-7399-830-1.
BIRD John. Electrical Circuit Theory and Technology. 6th edition. London, 2017, Taylor & Francis Ltd, ISBN 978-11-38-67349-6
Doporučená literatura
MIŠÁK, Stanislav. Vybrané typy zdrojů elektrické energie. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2010. ISBN 978-80-248-2168-9.
FOIT, Julius a Lubomír HUDEC. Základy elektroniky. Praha: České vysoké učení technické v Praze, 2009. Vysokoškolská učebnice (České vysoké učení technické). ISBN 978-80-01-04236-6.
DOLEČEK, Jaroslav. Moderní učebnice elektroniky: rezistor, kondenzátor, cívka. 1. díl, Základy elektroniky, ideální a reálné prvky :. Praha: BEN - technická literatura, 2007. ISBN 978-80-7300-286-2 .
Govindasamy, K.: Electrical Engineering, Theory I, Tamilnadu textbook corporation, 2010.
FOIT, Julius a Lubomír HUDEC. Základy elektroniky. Praha: České vysoké učení technické v Praze, 2009. Vysokoškolská učebnice (České vysoké učení technické). ISBN 978-80-01-04236-6.
DOLEČEK, Jaroslav. Moderní učebnice elektroniky: rezistor, kondenzátor, cívka. 1. díl, Základy elektroniky, ideální a reálné prvky :. Praha: BEN - technická literatura, 2007. ISBN 978-80-7300-286-2 .
Govindasamy, K.: Electrical Engineering, Theory I, Tamilnadu textbook corporation, 2010.