ΣΧΟΛΗ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ

ΤΜΗΜΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

Προπτυχιακό

ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ECE_Υ623

ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

6^ο

ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ

ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ
σε περίπτωση που οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται σε διακριτά μέρη του μαθήματος π.χ. Διαλέξεις, Εργαστηριακές Ασκήσεις κ.λπ. Αν οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται ενιαία για το σύνολο του μαθήματος αναγράψτε τις εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας και το σύνολο των πιστωτικών μονάδων

ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΕΣ
ΩΡΕΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ

Ενιαία Διδασκαλία και Εργαστήριο

5+2

7

Προσθέστε σειρές αν χρειαστεί. Η οργάνωση διδασκαλίας και οι διδακτικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται περιγράφονται αναλυτικά στο 4.

7

7

ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Υποβάθρου , Γενικών Γνώσεων, Επιστημονικής Περιοχής, Ανάπτυξης Δεξιοτήτων

Γενικών Γνώσεων

ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ:

Μαθηματικά, Φυσική, Ηλεκτροτεχνικά-Ηλεκτρομαγνητικά-Ηλεκτρονικά Υλικά, Ανάλυση Κυκλωμάτων και Δικτύων Ισχύος, Ηλεκτρομαγνητισμός

ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ και ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ:

ΕΛΛΗΝΙΚΑ

ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS

ΟΧΙ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL)

https://eclass.upatras.gr/courses/ EE955/

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Περιγράφονται τα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος οι συγκεκριμένες  γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες καταλλήλου επιπέδου που θα αποκτήσουν οι φοιτητές μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος.

Συμβουλευτείτε το Παράρτημα Α

·    Περιγραφή του Επιπέδου των Μαθησιακών Αποτελεσμάτων για κάθε ένα κύκλο σπουδών σύμφωνα με Πλαίσιο Προσόντων του Ευρωπαϊκού Χώρου Ανώτατης Εκπαίδευσης

·    Περιγραφικοί Δείκτες Επιπέδων 6, 7 & 8 του Ευρωπαϊκού Πλαισίου Προσόντων Διά Βίου Μάθησης και Παράρτημα Β

·    Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος:

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα:

1.    Έχει εμβαθύνει στις αρχές του Ηλεκτρομαγνητισμού, με στόχο την εφαρμογή του στην ανάλυση της λειτουργίας των ηλεκτρικών μηχανών και των μετασχηματιστών.

2.    Έχει κατανοήσει τη δομή, τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά, τη στατική λειτουργική συμπεριφορά, τα ισοδύναμα κυκλώματα και τις χαρακτηριστικές των διαφόρων τύπων ηλεκτρικών μηχανών συνεχούς ρεύματος.

3.    Έχει κατανοήσει τη δομή, τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά, τη στατική λειτουργική συμπεριφορά, τα ισοδύναμα κυκλώματα και τις χαρακτηριστικές των διαφόρων τύπων ηλεκτρικών μηχανών εναλλασσόμενου ρεύματος (ασύγχρονες, σύγχρονες).

4.    Έχει κατανοήσει τη δομή, τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά και τη στατική λειτουργική συμπεριφορά διαφόρων μηχανών ειδικού τύπου (π.χ. Universal, Step, Reluctance).

5.    Είναι σε θέση να διατυπώνει τα ισοδύναμα κυκλώματα, σε στατική κατάσταση, διαφόρων τύπων μηχανών και να γνωρίζει τη μεθοδολογία επίλυσης τους.

6.    Έχει κατανοήσει τις έννοιες της ενεργού, άεργου και φαινόμενης ισχύος και να μπορεί να υπολογίζει τα μεγέθη αυτά.

7.    Είναι ικανός να αναλύει και να υπολογίζει διάφορα ηλεκτρικά (τάση, ρεύμα, ισχύς κλπ) και μηχανικά μεγέθη (ροπή, στροφές κλπ), σε μόνιμη κατάσταση λειτουργίας, σε διατάξεις που περιλαμβάνουν τις προαναφερθείσες μηχανές.

8.    Είναι ικανός να αναλύει, υπολογίζει και διαστασιοποιεί ένα σύστημα που περιλαμβάνει τις προαναφερθείσες μηχανές.

9.    Είναι ικανός να δομήσει ένα σύστημα που περιλαμβάνει τις προαναφερθείσες μηχανές, να χειρισθεί τα όργανα μέτρησης και να πραγματοποιεί και να αναλύει μετρήσεις ηλεκτρικών, ενεργειακών και μηχανικών μεγεθών.

Δεξιότητες:

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:

1.    Ικανότητα να επιδεικνύει γνώση και κατανόηση των ουσιωδών δεδομένων, εννοιών, θεωριών, χαρακτηριστικών και αναλύσεων που σχετίζονται, γενικά, µε το γνωστικό αντικείμενο των Ηλεκτρικών Μηχανών παντός τύπου.

2.    Ικανότητα να εφαρμόζει αυτή τη γνώση και κατανόηση στη λύση σύνθετων
προβλημάτων.

3.    Ικανότητα να υιοθετεί και να εφαρμόζει μεθοδολογία για τη λύση προβλημάτων που σχετίζονται με τη διδαχθείσα ύλη, ακόμα και αν δεν είναι οικεία.

4.    Ικανότητα δόμησης και ενεργοποίησης συστημάτων ηλεκτρομηχανικής μετατροπής ενέργειας και χειρισμού των οργάνων μέτρησης ηλεκτρικών,  ενεργειακών και μηχανικών μεγεθών.

5.    Δεξιότητες μελέτης που απαιτούνται για τη συνεχιζόμενη επαγγελματική ανάπτυξη και εξέλιξη.

6.    Ικανότητα να αλληλοεπιδρά µε άλλους σε προβλήματα του ιδίου ή ακόμα και διεπιστημονικού πεδίου.

1.    Θεμελιώδεις έννοιες ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου, Νόμος διαρρεύματος, Μαγνητική ροή, Επαγωγιμότητα, Μαγνητική ενέργεια, Νόμος επαγωγής, Ηλεκτρομαγνητικές Δυνάμεις, Απώλειες ενέργειας στο σίδηρο, Σκέδαση ηλεκτρομαγνητικών διατάξεων.

2.    Μετασχηματιστές μονοφασικοί και τριφασικοί:

2.1.    Βασική κατασκευή μονοφασικών και τριφασικών μετασχηματιστών, ψύξη μετασχηματιστών.

2.2.    Εξισώσεις τάσεων, Ισοδύναμα κυκλώματα, Λειτουργική συμπεριφορά, Σκέδαση, Ρεύμα μαγνήτισης.

2.3.    Ισχύς μετασχηματιστών, Απώλειες, Βαθμός απόδοσης, Θέρμανση, Θόρυβος.

2.4.    Συνδεσμολογίες τυλιγμάτων τριφασικών μετασχηματιστών, Ασύμμετρη φόρτιση τριφασικών μετασχηματιστών, Παράλληλη λειτουργία μετασχηματιστών.

2.5.    Αυτομετασχηματιστές, Μετασχηματιστές ρεύματος, Μετασχηματιστές μετρήσεων, Μονοφασικός μετασχηματιστής με τρία τυλίγματα.

3.    Μηχανές Συνεχούς Ρεύματος:

3.1.    Βασική κατασκευή, Τυλίγματα, Συνδεσμολογίες μηχανών συνεχούς ρεύματος, Ισοδύναμο κύκλωμα.

3.2.    Τάση εξ’ επαγωγής, Ρευματικό στρώμα, Ηλεκτρομαγνητική ροπή, Αντίδραση τυμπάνου, Βοηθητικό τύλιγμα, Τύλιγμα αντιστάθμισης, Αναστροφή ρεύματος τυμπάνου.

3.3.    Λειτουργία μηχανών συνεχούς ρεύματος ως γεννήτριες και ως κινητήρες, Χαρακτηριστικές ροπής-στροφών, εκκίνηση, πέδηση, έλεγχος τάσεως και ταχύτητας περιστροφής.

4.    Ασύγχρονες Μηχανές:

4.1.    Βασική κατασκευή, Τυλίγματα, Συνδεσμολογίες τυλιγμάτων ασύγχρονων μηχανών, Τύποι, Εφαρμογές.

4.2.    Βασικές αρχές λειτουργίας Ασύγχρονων μηχανών, Μαγνητικά πεδία, Εξισώσεις μόνιμης κατάστασης, Ισοδύναμα κυκλώματα, Κατανομή ισχύος κατά Sankey, Ηλεκτρομαγνητική ροπή, Κύκλος Heyland-Ossana.

4.3.    Χαρακτηριστικές ροπής-στροφών, Εκκίνηση, Ευστάθεια, Έλεγχος ταχύτητας περιστροφής, Ανώτερες αρμονικές, Λειτουργία ασύγχρονης μηχανής ως γεννήτριας.

5.    Σύγχρονες Μηχανές:

5. 1.   Βασική κατασκευή, Τυλίγματα, Ψύξη, Διέγερση, Τύποι, Εφαρμογές, Λειτουργία ως γεννήτριες και ως κινητήρες, Συγχρονισμός με το δίκτυο, Έλεγχος Ισχύος.

5. 2.   Σύγχρονες μηχανές με κατανεμημένους πόλους, Μαγνητικό πεδίο, Εξισώσεις μόνιμης κατάστασης, Ηλεκτρομαγνητική ροπή, Πολική γωνία, Διανυσματικό διάγραμμα, Χαρακτηριστική ροπής-ταχύτητας περιστροφής, Παραλληλισμός, Γεωμετρικός τόπος ρεύματος, Αντίδραση τυμπάνου, Συμπεριφορά κατά τη φόρτιση, Βραχυκυκλώματα.

5. 3.   Σύγχρονες μηχανές με έκτυπους πόλους, Επαγωγιμότητες, Μαγνητικό πεδίο, Εξισώσεις μόνιμης κατάστασης, Ηλεκτρομαγνητική ροπή, Πολική γωνία, Διανυσματικό διάγραμμα, Χαρακτηριστική ροπής-στροφών, Γεωμετρικός τόπος ρεύματος, Συμπεριφορά κατά τη φόρτιση, Βραχυκυκλώματα.

5. 4.   Ηλεκτρομηχανικές ταλαντώσεις και ευστάθεια σύγχρονων μηχανών.

5. 5.   Εκκίνηση και παραλληλισμός σύγχρονων μηχανών.

6.    Μονοφασικές Μηχανές:

6. 1.   Μονοφασικές Σύγχρονες Μηχανές.

6. 2.   Μονοφασικές Ασύγχρονες Μηχανές.

7.    Μηχανές Ειδικού Τύπου:

7. 1.   Κινητήρες τύπου Universal.

7. 2.   Βηματικοί Κινητήρες (Step Motors).

7. 3.   Κινητήρες Μαγνητικής Αντίδρασης (Reluctance Motors), Variable Reluctance Motors, Switched Reluctance Motors.

7. 4.   Κινητήρες Υστέρησης (AC Hysteresis Motors).

7. 5.   Κινητήρες τύπου Ultrasonic.

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ
Πρόσωπο με πρόσωπο, Εξ αποστάσεως εκπαίδευση κ.λπ.

Διαλέξεις, Εργαστήριο

Παραδόσεις με χρήση παρουσιάσεων με βιντεοπροβολέα (powerpoint), υποδειγματική επίλυση απλών και σύνθετων προβλημάτων.

Εργαστηριακή εξάσκηση (οκτώ εργαστηριακές ασκήσεις στο αντικείμενο του μαθήματος, διαρκείας τριών ωρών εκάστη). Στα πλαίσια της κάθε εργαστηριακής άσκησης, συζήτηση-επίλυση σχετικών προβλημάτων.

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ
Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές

ΝΑΙ

Στο e-class υπάρχουν videos των διαλέξεων και των εργαστηριακών ασκήσεων, καθώς και οι παρουσιάσεις (powerpoint).

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

Περιγράφονται αναλυτικά ο τρόπος και μέθοδοι διδασκαλίας.

Διαλέξεις, Σεμινάρια, Εργαστηριακή Άσκηση, Άσκηση Πεδίου, Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας, Φροντιστήριο, Πρακτική (Τοποθέτηση), Κλινική Άσκηση, Καλλιτεχνικό Εργαστήριο, Διαδραστική διδασκαλία, Εκπαιδευτικές επισκέψεις, Εκπόνηση μελέτης (project), Συγγραφή εργασίας / εργασιών, Καλλιτεχνική δημιουργία, κ.λπ.

Αναγράφονται οι ώρες μελέτης του φοιτητή για κάθε μαθησιακή δραστηριότητα καθώς και οι ώρες μη καθοδηγούμενης μελέτης ώστε ο συνολικός φόρτος εργασίας σε επίπεδο εξαμήνου να αντιστοιχεί στα standards του ECTS

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Περιγραφή της διαδικασίας αξιολόγησης

Γλώσσα Αξιολόγησης, Μέθοδοι αξιολόγησης, Διαμορφωτική  ή Συμπερασματική, Δοκιμασία Πολλαπλής Επιλογής, Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης, Ερωτήσεις Ανάπτυξης Δοκιμίων, Επίλυση Προβλημάτων, Γραπτή Εργασία, Έκθεση / Αναφορά, Προφορική Εξέταση, Δημόσια Παρουσίαση, Εργαστηριακή Εργασία, Κλινική Εξέταση Ασθενούς, Καλλιτεχνική Ερμηνεία, Άλλη / Άλλες

Αναφέρονται  ρητά προσδιορισμένα κριτήρια αξιολόγησης και εάν και που είναι προσβάσιμα από τους φοιτητές.

Γλώσσα Αξιολόγησης: Ελληνική

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος προκύπτει ως συνδυασμός των βαθμών:

α)  της τελικής γραπτής εξέτασης (60%), που περιλαμβάνει ερωτήσεις στη θεωρία και επίλυση προβλημάτων

β)   του βαθμού της εργαστηριακής εξάσκησης (40%).

Ο βαθμός της εργαστηριακής εξάσκησης προκύπτει ως συνδυασμός των βαθμών:

α) της προφορικής εξέτασης κατά τη διάρκεια της εργαστηριακής εξάσκησης (40%)

β)  της γραπτής αναφοράς (20%)

γ)  της τελικής εξέτασης στην εργαστηριακή εξάσκηση (40%)

Ελάχιστος προβιβάσιμος βαθμός: 5/10

-   Προτεινόμενη Βιβλιογραφία:

1.    Διδακτικό Βιβλίο «Ηλεκτρικές Μηχανές ac/dc», 18549077

      Συγγραφείς: Stephen J. Chapman, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ& ΥΙΟΙ ΟΕ (4^η, 2009)

2.    Διδακτικό Βιβλίο «Ηλεκτρικές Μηχανές, Θεωρία, λειτουργία, εφαρμογές, ρυθμίσεις και έλεγχος», 14593

      Συγγραφέας: Charles I. Hubert, Εκδόσεις ΣΤΕΛΛΑ ΠΑΡΙΚΟΥ & ΣΙΑ ΟΕ (1^η, 2008)

3.    Διδακτικό Βιβλίο «Ηλεκτρικές Μηχανές», 14593

      Συγγραφείς: A.E. Fitzgerald, Charles Kingsley, Stephen D. Umans, Εκδόσεις ΓΡΗΓΟΡΙΟΣ ΧΡΥΣΟΣΤΟΜΟΥ ΦΟΥΝΤΑΣ (6^η, 2013), 32997959

4.    Σημειώσεις «Ηλεκτρικές Μηχανές Α»

      Συγγραφέας: Αθανάσιος Σαφάκας, 2010

5.    Σημειώσεις «Ηλεκτρικές Μηχανές Β»

      Συγγραφέας: Αθανάσιος Σαφάκας, 2010.

6.    Σημειώσεις «Σημειώσεις Εργαστηρίου Ηλεκτρικών Μηχανών»

      Συγγραφέας: Εμμανουήλ Τατάκης, Επαμεινώνδας Μητρονίκας, 2019.

-   Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

1.    IEEE Transactions on Magnetics

2.    IEEE Transactions on Energy Conversion

3.    IEEE Power Engineering Review

4.    IEEE Power and Energy Magazine

5.    IEEE Power and Energy Technology Systems Journal

6.    IEEE Access

7.    IET Proceedings – Electric Power Applications

8.    IET Proceedings – Generation Transmission and Distribution

9.    European Power Electronics and Drives Journal, Taylor & Francis

10. Electric Power Systems Research, Elsevier

11. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Elsevier

12. Applied Energy, Elsevier

13. Energy Efficiency, Springer

14. Energy Systems, Springer

15. International Transactions on Electrical Energy Systems (former ETEP), Wiley

16. Energy and Power Engineering, Scientific Research