TSFS04 Elektriska drivsystem, 6hp, VT1 2012

Allmän information

Kursansvarig

Kursansvarig är Mattias Krysander, Tel: 282198, Epost: matkr@isy.liu.se

Lektions och laborationsansvariga

Lektionsassistenter är

• Peter Nyberg, Tel: 286624, Epost: petny@isy.liu.se
• Mattias Krysander, Tel: 282198, Epost: matkr@isy.liu.se

Laborationsassistenter är Peter Nyberg, Andreas Thomasson och Tomas Nilsson.

Lärarnas kontor är utmarkerade på kartan.

Kursmål

Kursens mål är att ge grundläggande kunskaper om elmaskiner och hur de används i elektriska drivsystem.

Efter genomförd kurs skall studenten kunna:

• förklara konstruktions- och funktionsprinciperna för likströmsmaskinen, synkron/asynkron-maskinen.
• förklara och utföra beräkningar på elektromekaniska fenomen i maskinerna.
• redogöra för prestandaegenskaper för olika typer av maskiner.
• på sakliga grunder kunna välja en passande motortyp för en specificerad applikation.
• modellera och parametrisera elmaskiner.
• beskriva hur olika parametrar i motormodellerna påverkar motorprestanda.
• designa experiment för att identifiera motorparametrar.
• beräkna effektflöden för elektriska drivsystem.
• känna till kraftelektronik som används för motorstyrning.
• känna till och utföra enklare beräkningar för olika styrstrategier.

För mer detaljer se kursens målbeskrivning.

Kursinnehåll

• Introduktion av elmaskiner som inkluderar en översiktlig genomgång av olika typer av elmaskiner.
• Genomgång av de viktigaste beståndsdelarna i elmaskiner och hur fysikaliska principer används för att modellera dessa. Speciell vikt läggs vid förståelse av elektromekaniska omvandlingsprinciper och magnetiska kretsar.
• Introduktion av kraftelektronik för styrning av elmaskiner.
• Modellering, parameterisering och styrning av likströmsmaskinen, synkronmaskinen och asynkronmaskinen.

För mer detaljer se kursplanen.

Kurslitteratur

Kursboken heter Electric Machinery 6th Edition, A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley Jr., Stephen D. Umans. McGraw-Hill, Boston, 2003. Boken ges ut dels med hård pärm och dels med mjuk pärm. Boken med mjuk pärm är ca 1000 kr billigare så se till att ni beställer rätt. Den billiga boken med mjuk pärm finns att köpa på t ex Akademibokhandeln.

Kopplat till kursboken finns en hemsida med bland annat Matlabskript och en errata.

Utöver kursboken så finns det ett paket med kursmaterial att köpa i Snabbkopieringen, Hus C, ingång 18. Paketet har numret A694, kostar 190 kr och innehåller lektionskompendium, formelsamling och laborationskompendium.

Tentamen

Tentamen kommer innehålla 5-7 uppgifter om totalt 40 poäng. Merparten av uppgifterna är räkneuppgifter, men det kan även finnas inslag av diskussionsuppgifter eller kunskapsfrågor.

Tillåtna hjälpmedel är:

• Miniräknare
• Elektriska drivsystems formelsamling
• TeFyMa
• Physics Handbook
• Mathematics Handbook (Beta)

Gamla tentor

• Tenta 110314: [tenta,facit] Uppgift 6 ingår inte i 2012 års kurs.
• Tenta 110607: [tenta,facit]
• Tenta 110819: [tenta,facit]
• Tenta 120305: [tenta,facit]

Preliminärt schema

Kursens schema.

Laborationerna genomförs i TK01, TK03 i hus B, korridor C mittemot TekNat-biblioteket och i elkraftlabbet ELLE som ligger i hus A, korridor C mellan ingång 13 och 15.

Föreläsningar

I spalten läsanvisning är vissa sidhänvisningar inom parentes vilket innebär att stycket ingår översiktligt.

Föreläsningsmaterial kommer att läggas upp under kursens gång. Under föreläsningarna väljer jag ut viktigare delar av det publicerade materialet och utelämnar mindre viktiga delar.

Möte	Innehåll	Läsanvisning	OH
Fö1	Kursformalia, introduktion till elmaskiner, magnetiska kretsar och material.	s. 1-19 (s. 20-30)	OH
Fö2	Trefassystem och transformatorn.	s. 57-81 (Appendix A)	OH
Fö3	Elektromekaniska energiöverföringsprinciper.	s. 112-142	OH, anteckningar
Fö4	Grundläggande principer för elmaskiner.	s. 173-226, ej stycke 4.2.2, 4.3.2 och 4.6.2	OH
Fö5	Likströmsmotorn.	s. 357-378 + stycke 7.7	anteckningar
Fö6	Styrning av likströmsmotorn.	(s. 493-512, stycke 10.2.4-5), s. 559-573	OH
Fö7	Synkronmaskinen.	s. 245-261	OH
Fö8	Styrning av synkronmaskinen.	Stycke 5.4, (5.5), 11.2.1, (10.3)	OH
Fö9	Asynkronmaskinen.	Stycke 6.1-6.4, 6.6	OH
Fö10	Styrning av asynkronmaskinen.	Stycke 6.5, 11.3.1	OH

Lektioner

Kursen omfattar 10 lektioner, en lektion till varje föreläsning. På lektionerna kommer det finnas möjlighet att räkna och diskutera uppgifter på teorin samt förberedande laborationsuppgifter. Till lektionskompendiet finns följande errata.

Le	Lektionsuppgifter	Tilläggsmaterial
Le1	1.1, 1.2, 1.3, 1.4
Le2	2.1, 2.3 a(i), 2.3 b(i), 2.4 2.5 a-e
Le3	3.1, 3.2, 3.3
Le4	4.1, 4.2, 4.4, 4.5 a, 4.8
Le5	5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5
Le6	6.1, 6.2 a, 6.3 a-b, 6.6
Le7	7.1, 7.2, 7.3 b-c, 7.5 b-e (Xs = 3.15 Ohm/fas, synkronkondensator innebär att momentet T = 0)
Le8	8.1, 8.2, 8.3
Le9	9.1, 9.3, 9.2, 9.4
Le10	10.1, 10.2, 10.4

Laborationer

Kursen innehåller 3 laborationer som genomförs i grupper om 2 personer.

Den första laborationen övar förståelse för grundläggande motorprinciper genom att konstruera och analysera en egentillverkad likströmsmotor. Labben är uppdelad i ett konstruktionspass följt av ett mätpass. Förberedelseuppgifterna skall göras före respektive pass och en rapport skall skickas in före eller på utsatt deadline nedan.

Laboration 2 och 3 har ett obligatoriskt mätpass och en frivillig datorlektion avsedd för analys av mätdata. Före mätpasset skall förberedelseuppgifterna ha lösts. Examination sker antingen genom muntlig redovisning vid datorlektionen eller genom att skicka in en fullständig rapport senast på utsatt deadline nedan.

Mer detaljer om laborationerna ges i laborationskompendiet.

Laboration	Innehåll	Deadline för inl.	Rättningsansvarig	Material
La 1	Elektromekaniska omvandlingsprinciper	To 16/2	Andreas Tomasson
La 2	Likströmsmotorn	To 1/3	Tomas Nilsson	lab2.m, estimateParam.m
La 3	Växelströmsmotorn	On 14/3	Peter Nyberg	lab3.m

• Inlämning och återlämning av laborationsrapporter sker i facken i fordonssystems korridor bakom cafe Java (på kartan står det "Du är här" vid fackens placering).
  • Möjlighet finns att lämna in elektroniskt i PDF format. Observera dock att man inte kan lämna in både elektroniskt och på papper i samma inlämning. Elektronisk inlämning sker genom att skicka mail till rättningsansvarig med
    Subject: "[TSFS04] - Labb X - Namn"
• Dörren till korridoren låses kl 18 och vi förväntar oss att rapporterna finns tillgängliga morgonen efter angiven deadline.
• Vid eventuell komplettering så rättas den skyndsamt. Rättning av komplettering på kompletteringar sker i mån av tid.