Courses

Ηλεκτρικές Μηχανές και Ηλεκτρονικά Ισχύος

General

Course Contents

  • Ηλεκτρικά μεγέθη, ενεργά και παθητικά στοιχεία κυκλωμάτων συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος. Νόμοι Kirchhoff, Ohm, Thevenin που χρησιμοποιούνται για την επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων.
  • Ηλεκτρικά μεγέθη εναλλασσόμενου ρεύματος εκφρασμένα στο πεδίο του χρόνου και στο πεδίο της συχνότητας.
  • Ανάλυση κυκλωμάτων συνεχούς ρεύματος. Ανάλυση μονοφασικών και τριφασικών κυκλωμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος.
  • Μαγνητικά κυκλώματα μηχανών συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος. Μαγνητική συμπεριφορά σιδηρομαγνητικών υλικών.
  • Μονοφασικοί και τριφασικοί μετασχηματιστές ισχύος. Ειδικές κατηγορίες μετασχηματιστών. Ανάλυση λειτουργίας, δοκιμές μετασχηματιστών, ισοδύναμα ηλεκτρικά κυκλώματα, μετρήσεις και εφαρμογές μετασχηματιστών.
  • Στρεφόμενες ηλεκτρικές μηχανές. Βασικά μέρη ηλεκτρικών μηχανών. Δημιουργία στρεφόμενου μαγνητικού πεδίου. Παραγωγή τάσεων στα τυλίγματα μηχανής. Ανάπτυξη ροπών στη μηχανή. Απώλειες και βαθμός απόδοσης της μηχανής.
  • Ηλεκτρικές μηχανές συνεχούς ρεύματος. Ανάλυση λειτουργίας γεννητριών και κινητήρων συνεχούς ρεύματος στη μόνιμη και μεταβατική (δυναμική) κατάσταση.
  • Ασύγχρονες, επαγωγικές, μηχανές. Κατασκευαστική διαμόρφωση τριφασικών και μονοφασικών επαγωγικών κινητήρων. Ισοδύναμα κυκλώματα, ανάλυση λειτουργίας στη μόνιμη και δυναμική κατάσταση, ροή ισχύος, εκκίνηση κινητήρων, ρύθμιση ροπής και στροφών επαγωγικών κινητήρων.
  • Σύγχρονες μηχανές. Δομή των σύγχρονων γεννητριών (εναλλακτήρων) και των σύγχρονων κινητήρων.
  • Ισοδύναμα κυκλώματα, ανάλυση λειτουργίας στη μόνιμη και μεταβατική κατάσταση, ροή ισχύος, παραλληλισμός εναλλακτήρων, λειτουργία σύγχρονου κινητήρα ως σύγχρονου, στρεφόμενου πυκνωτή.
  • Ειδικοί τύποι κινητήρων, μονοφασικοί κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος με συλλέκτη, κινητήρες Universal, βηματικοί κινητήρες κ.λπ.
  • Προσομοίωση λειτουργίας κινητήρων συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματοςμε Η/Υ.
  • Ημιαγωγικά στοιχεία ισχύος: Εισαγωγή. Δίοδοι, Διάφοροι τύποι θυρίστορ. Τρανζίστορ επαφής. MOSFET ισχύος. IGBT ,GTO, SiC. Μεταφορά θερμότητας και ψύξη, Προστασία.
  • Μετατροπείς AC/DC (Ανορθωτές): Κυκλώματα με διακόπτες και διόδους. Μη ελεγχόμενες ανορθώσεις μονοφασικές και τριφασικές. Ελεγχόμενες ανορθώσεις μονοφασικές και τριφασικές.
  • Μετατροπείς DC/AC (Αντιστροφείς): Αντιστροφέας τετραγωνικού παλμού. Αντιστροφέας Διαμόρφωσης εύρους παλμού (SPWM). Τριφασικός Αντιστροφέας.
  • Μετατροπείς AC/AC (Ρυθμιστές τάσης): Λειτουργία Ρυθμιστή με Ωμικό φορτίο. Λειτουργία Ρυθμιστή με Ωμικό-Επαγωγικό φορτίο.
  • Μετατροπείς DC/DC: Μετατροπέας υποβιβασμού συνεχούς τάσης. Μετατροπέας ανύψωσης τάσης. Μετατροπέας Ανύψωσης-Υποβιβασμού τάσης.
  • Εφαρμογές: Εφαρμογές των ηλεκτρονικών ισχύος στην οδήγηση των ηλεκτρικών μηχανών, στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και στη βιομηχανία.

Educational Goals

Σκοπός του μαθήματος είναι να εισάγει τον φοιτητή στις βασικές έννοιες …

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση:

  • Να αναλύει την…
  • Να περιγράφει τις…
  • Να κατανοεί το…
  • Να συγκρίνει τα…

General Skills

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Λήψη Αποφάσεων
  • Αυτόνομη και Ομαδική εργασία
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Teaching Methods

Θεωρητική διδασκαλία – ανάπτυξη της ύλης στον πίνακα και με την χρήση βιντεο-προτζέκτορα, και εικονικών εργαστηρίων.

Use of ICT means

Υποστήριξη της μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ιστοσελίδας του μαθήματος.

Teaching Organization

ActivitySemester workload
Διαλέξεις26
Ασκήσεις Πράξης13
Εργαστηριακές Ασκήσεις13
Προετοιμασία Εργαστηριακών Αναφορών21
Αυτοτελής Μελέτη52
Total125

Students Evaluation

Περιγραφή της διαδικασίας αξιολόγησης Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται από την επίδοση του φοιτητή στη αξιολόγηση του θεωρητικού μέρους και σε αυτόν μπορεί να έχει συμβολή και η επίδοση στο εργαστηριακό μέρος. Σημειώνεται ότι ο φοιτητής θα πρέπει να έχει παρακολουθήσει επιτυχώς το εργαστηριακό μέρος για να έχει δικαίωμα εξέτασης στο θεωρητικό μέρος.

Ο βαθμός του θεωρητικού μέρους διαμορφώνεται από γραπτή τελική εξέταση .

  1. Η γραπτή τελική εξέταση του θεωρητικού μέρους μπορεί να περιλαμβάνει:
    • Ανάπτυξη θεωρητικών θεμάτων
    • Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής
    • Επίλυση προβλημάτων εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν.
    • Ερωτήσεις σύντομης απάντησης
    • Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας.
  2.  Η εξέταση των ασκήσεων του εργαστηρίου περιλαμβάνει:
    • δύο (2) τουλάχιστον ενδιάμεσες αξιολογήσεις της κατανόησης της ύλης και των εργαστηριακών δεξιοτήτων που αποκτήθηκαν μέσω εργαστηριακής εξέτασης ή και εξέτασης ανατεθέντων εργαστηριακών ασκήσεων κατά την οποία γίνεται και χρήση του εργαστηριακού εξοπλισμού ή προσομοιώσεων.

Recommended Bibliography

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία μέσω Ευδόξου :

  1. Μαλατέστας Π., (2012). Ηλεκτρικές μηχανές, Εκδόσεις Τζιόλα.
  2. Σαφάκας Α. (2007). Ηλεκτρικές μηχανές – Τόμος Α, Εκδόσεις Πανεπιστημίου Πατρών.
  3. Chapman S. (2009)., Ηλεκτρικές μηχανές, Εκδόσεις Τζιόλα.
  4. Εισαγωγή στα ηλεκτρονικά ισχύος, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 18548762, Έκδοση: 3η έκδ./2010, Συγγραφείς: Mohan Ned,Undeland Tore A.,Robbins William P., ISBN: 978-960-418-250-3, Τύπος: Σύγγραμμα, Διαθέτης (Εκδότης): ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε
  5. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 86053357, Έκδοση: 2η/2019Συγγραφείς: Κιοσκερίδης Ιορδάνης, ISBN: 978-960-418-522-1, Τύπος: Σύγγραμμα, Διαθέτης (Εκδότης): ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε
  6. Ηλεκτρονικά Ισχύος, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 68388749, Έκδοση: 2η/2017, Συγγραφείς: Μανιάς Στ., ISBN: 978-960-9400-60-2, Τύπος: Σύγγραμμα, Διαθέτης (Εκδότης): ΚΑΛΑΜΑΡΑ ΕΛΛΗ

Συγγράμματα που διανέμονται μέσω της ηλεκτρονικής σελίδας του μαθήματος

  • Σημειώσεις του διδάσκοντος Καθηγητή

Συμπληρωματική προτεινόμενη βιβλιογραφία

  • ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ-ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΚΩΝ.ΦΩΤΙΑΔΗ.
  • ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ-ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΩΑΝ.ΞΥΠΤΕΡΑ.
  • ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΟΔΗΓΗΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΠΑΝΤ.ΜΑΛΑΤΕΣΤΑΣ-ΣΤΕΦ.ΜΑΝΙΑΣ.
  • Dynamic Simulations of Electric Machinery Using MATLAB/SIMULINK, Chee-Mun Ong ISBN:0137237855.
  • Electric Machines: Analysis and Design Applying MATLAB Jimmie j.Cathey, ISBN:0072423706.
  • Analysis of Electrical Machines and Drive systems- Paul C.Krause, ISBN:047114326X.
  • Electric Motor Drives: Modeling, Analysis and control- R.Krishnan, ISBN:0130910147.
  • Modern Power Electronics and AC Drives- Bimal K.Bose, ISBN:0130167436.
  • Electric Machines: Theory, Operating, Applications and control, Charles I. Hubert, ISBN:0130612103.
  • LabWIEW for Electric Circuits, Machines, Drives, and Laboratories, ISBN:0130618861.
  • Motor Control Electronic Handbook- Richard Valentine, ISBN:0070668108.
  • «Fundamentals of Power Electronics», Robert W. Erickson, Dragan Maksimovic, KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, 2004
  • “Power Converters and AC Electrical Drives with Linear Neural Networks”, Maurizio Cirrincione, Marcello Pucci and Gianpaolo Vitale CRC Press, 2012
  • Elements of Power Electronics, Philip Krein, Oxford University Press; 2 edition (December 30, 2014)
  • https://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-334-powerelectronics-spring-2007/lecture-notes/