Electrical Machines and Power Eletronics

General

• Code: ΠΛΕ08103
• Semester: 8th
• Study Level: Undergraduate
• Course type: Specialization
• Teaching and exams language: Ελληνικά
• The course is offered to Erasmus students
• Teaching Methods (Hours/Week): Lectures (2) / Practice Exercises (1) / Laboratory Exercises (1)
• ECTS Units: 5
• Course homepage: https://elearning.cm.ihu.gr/course/view.php?id=1020
• Instructors: Bakirtzis Emmanouil

Course Contents

The course combines the traditional fields of electrical machines with the modern technologies in the field of control with power electronics techniques. Topics that covered are:

• DC machines and transformers,
• AC machines and rotating magnetic fields,
• synchronous machines,
• induction machines,
• variable­ frequency control of AC motors,
• power electronics technology,
• devices and applications,
• DC choppers and switched­-mode regulators,
• AC controllers and cyclo­-converters,
• DC link DC-AC inverters,
• quasi­-square wave and PWM operation,
• electronic drive circuits.

Educational Goals

Στα πλαίσια του μαθήματος επιδιώκεται η εμβάθυνση στη θεωρία της λειτουργίας των μετασχηματιστών και των ηλεκτρικών μηχανών συνεχούς ρεύματος και εναλλασσόμενου ρεύματος (ασύγχρονες μονοφασικές και τριφασικές επαγωγικές μηχανές και σύγχρονες μηχανές). Για να επιτευχθεί αυτό γίνεται συνδυασμός βασικών γνώσεων θεωρίας ηλεκτρομαγνητισμού, γνώσεις λειτουργίας των μετασχηματιστών και των ηλεκτρικών μηχανών συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος καθώς επίσης και τεχνικές της μοντελοποίησης τους. Επιπρόσθετα επιδιώκεται οι φοιτητές να κατανοήσουν το γνωστικό αντικείμενο των ηλεκτρονικών ισχύος, ώστε να είναι σε θέση να χρησιμοποιούν και εφαρμόζουν τα διακοπτικά κυκλώματα ισχύος σε σύνθετες εφαρμογές αυξανόμενης δυσκολίας.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές/τριες θα πρέπει είναι σε θέση να:

• Κατανοούν τις βασικές αρχές μαγνητισμού, τις βασικές αρχές μαγνητικών κυκλωμάτων, καθώς επίσης την ηλεκτρομηχανική μετατροπή ενέργειας.
• Γνωρίζουν την αρχή λειτουργίας των μετασχηματιστών, μονοφασικών και τριφασικών, το ισοδύναμο κύκλωμα, τον προσδιορισμό των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος, την ανάλυση λειτουργίας στην μόνιμη κατάσταση, τον βαθμό απόδοσης, την παράλληλη λειτουργία μετασχηματιστών, τα βραχυκυκλώματα, τους τριφασικούς μετασχηματιστές, τις συνδεσμολογίες τυλιγμάτων, την παράλληλη λειτουργία ,την ασύμμετρη φόρτιση, τους αυτομετασχηματιστές.
• Γνωρίζουν την λειτουργία των μηχανών συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος (σύγχρονων και ασύγχρονων), την βασική κατασκευή, την αρχή λειτουργίας, το ισοδύναμο κύκλωμα, την ανάλυση λειτουργίας στη μόνιμη και μεταβατική κατάσταση, την εκκίνηση και πέδηση κινητήρων.
• Γνωρίζουν τις γεννήτριες συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος ,τη βασική κατασκευή , την αρχή λειτουργίας, την ανάλυση λειτουργίας στη μόνιμη και μεταβατική κατάσταση, το ισοδύναμο κύκλωμα.
• Κατανοούν τη λειτουργία των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων ισχύος και να είναι σε θέση να εφαρμόσουν τεχνικές επίλυσης και μελέτης των κυκλωμάτων αυτών.
• Να σχεδιάζουν και να υπολογίζουν διαφόρους τύπους τροφοδοτικών διατάξεων.
• Να περιγράφουν και να εξηγούν τις διατάξεις των αντιστροφέων ισχύος.
• Να προσδιορίζουν και να επιλέγουν το καταλληλότερο κύκλωμα ισχύος, ανάλογα με την κάθε εφαρμογή.

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

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:

1. Σημειώσεις του διδάσκοντος Καθηγητή

Συμπληρωματική προτεινόμενη βιβλιογραφία

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