piątek, 24.11.2017 - tydzień (N)ieparzysty
logoPolSl100logoRE100
Wydział Elektryczny

Charakterystyka potencjału naukowo-badawczego Wydziału Elektrycznego

Działalność naukowo-badawcza Wydziału Elektrycznego prowadzona jest w ramach zadań podstawowych jednostek organizacyjnych - Instytutów i Katedr - zgodnie ze strukturą organizacyjną Wydziału.

Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów

Instytut prowadzi działalność naukowo-badawczą w ramach specjalności „Elektroenergetyka” w pięciu głównych kierunkach:

  1. Technika wysokich napięć i wielkich prądów; projektowanie i badania układów izolacyjnych i torów prądowych,
  2. Inżynieria materiałowa, diagnostyka i kryteria pracy urządzeń elektroenergetycznych,
  3. Optymalizacja rozwiązań w restrukturyzowanej elektroenergetyce,
  4. Systemy informatyczne w zakresie wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej z wykorzystaniem nowych metod analiz techniczno-ekonomicznych,
  5. Modelowanie i symulacja zakłóceń w systemach elektroenergetycznych, optymalne kryteria i układy automatyki do wykrywania stanów zakłóceniowych w systemie i jego elementach.

W ramach poszczególnych Zespołów badawczych zakres badań jest następujący:

Zespół Sieci i Urządzeń Elektrycznych
  • Rynek energii elektrycznej, ciepła i gazu:
    • polityka energetyczna oraz polityka właścicielska i regulacyjna państwa,
    • rynkowy model krajowego systemu elektroenergetycznego,
    • energetyka rozproszona, współpraca źródeł rozproszonych z sieciami rozdzielczymi,
    • inwestycje infrastrukturalne na rynku energii, usług komunalnych i ochrony środowiska w gminach,
  • Wybrane zagadnienia rozwoju i eksploatacji systemu elektroenergetycznego:
    • metody planowania rozwoju sieci przesyłowej i sieci rozdzielczych,
    • zasady tworzenia opłat przesyłowych w systemie elektroenergetycznym,
    • narażenia napięciowe, prądowe i mechaniczne w napowietrznych liniach przesyłowych,
    • niezawodność dostawy i jakość energii elektrycznej,
  • Racjonalizacja użytkowania energii i środowiska:
    • zasady audytów energetycznych,
    • zmniejszenie kosztów zaopatrzenia w energię przez różne grupy odbiorców.
Zespół Techniki Wysokich Napięć
  • Opracowywanie konstrukcji wysokonapięciowych układów izolacyjnych,
  • Badania laboratoryjne układów izolacyjnych urządzeń elektroenergetycznych w tym wyładowań niezupełnych,
  • Dobór i prognozowanie właściwości wysokonapięciowych izolatorów napowietrznych w warunkach zabrudzeniowych,
  • Projektowanie i badanie elementów torów prądowych aparatów i urządzeń elektrycznych,
  • Ocena skutków prądów zwarciowych w wysokonapięciowych sieciach elektroenerge­tycznych,
  • Ocena zagrożenia przepięciowego oraz ochrona obiektów budowlanych i sieci elektroenergetycznych przed przepięciami,
  • Badania elementów elektroenergetycznych linii napowietrznych z przewodami izolowanymi,
  • Racjonalizacja zasad obsługi eksploatacyjnej wybranych elementów składowych sieci i urządzeń elektroenergetycznych,
  • Projektowanie i badanie obwodów magnetycznych transformatorów z rdzeniami amorficznymi,
  • Badanie efektów elektryzacji przepływowej płynów w instalacjach przemysłowych.
Zespół Automatyki i Informatyki w Elektroenergetyce
  • Modelowanie i symulacja cyfrowa zakłóceń w systemie elektroenergetycznym i jego elementach,
  • Cyfrowe przetwarzanie sygnałów w automatyce elektroenergetycznej,
  • Inteligentne układy decyzyjne w automatyce elektroenergetycznej,
  • Możliwości wykorzystania nowoczesnych mediów transmisyjnych w elektroenergetyce,
  • Analizy stanów zakłóceniowych dla celów elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej,
  • Automatyczna lokalizacja zwarć w liniach napowietrznych,
  • Systemy sterowania i regulacji z zastosowaniem sterowników przemysłowych,
  • Systemy informatyczne w zakresie wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej,
  • Cyfrowe systemy wspomagania dyspozytorów mocy i energii elektrycznej,
  • Symulatory dydaktyczne bloków energetycznych,
  • Stabilność pracy systemów elektroenergetycznych.
Instytut oferuje współpracę przy realizacji projektów związanych m.in. z następującymi tematami badawczymi:
  1. Rozwój mechanizmów bilansowania na rynku energii elektrycznej w Polsce, w tym m.in.:
    • planowanie pracy jednostek wytwórczych,
    • zarządzanie ograniczeniami,
    • bilansowanie energii elektrycznej,
    • implementację cenotwórstwa krańcowego.
  2. Kształtowanie opłat przesyłowych.
  3. Modelowanie lokalnych rynków energii, w tym dotyczące implementacji zasady TPA oraz lokalnego bilansowania.
  4. Algorytmy i metody obliczania rozpływów mocy i prądów w systemie elektroenergetycznym.
  5. Analizy i wykorzystanie dynamicznej obciążalności termicznej linii napowietrznych.
  6. Analizy rozpływu mocy oraz strat (technicznych i handlowych) w sieciach rozdzielczych.
  7. Obliczanie i analizy rozpływów oraz poziomów prądów zwarciowych w sieciach rozdzielczych i przesyłowych.
  8. Optymalizację pracy sieci z wykorzystaniem metod sztucznej inteligencji.
  9. Estymację obciążeń elektrycznych w węzłach oraz gałęziach systemu elektroenergetycznego.
  10. Optymalizację punktów rozcięć w sieciach rozdzielczych z wykorzystaniem algorytmów genetycznych.
  11. Zasady i wytyczne projektowania infrastruktury sieciowej.
  12. Analizy możliwości redukcji przekrojów żył powrotnych w kablach średniego napięcia.
  13. Optymalizację doboru i rozmieszczenia transformatorów w sieciach rozdzielczych.
  14. Analizy efektywności wprowadzenia energooszczędnych transformatorów amorficznych w sieciach rozdzielczych.
  15. Analizy i oceny wysokonapięciowych układów izolacyjnych.
  16. Diagnostykę stanu izolacji układów wysokonapięciowych na podstawie wyników pomiarów wyładowań niezupełnych.
  17. Projektowanie i dobór wysokonapięciowych układów przewodów szynowych izolowanych SF6 lub mieszaniną SF6/N2.
  18. Ocenę stanu zagrożenia związanego z oddziaływaniem pola elektromagnetycznego.
  19. Analizę i oszacowanie skutków mechanicznych i ekonomicznych dynamiki prądów zwarciowych w rozdzielniach WN i NN.
  20. Prewencję i ograniczanie skutków mechanicznych oddziaływania prądów zwarciowych na konstrukcje wsporcze obiektów sieciowych.
  21. Ocenę przyczyn awarii w sieciach elektroenergetycznych (ekspertyzy poawaryjne).
  22. Modele funkcji zawodności wybranych obiektów elektroenergetycznych.
  23. Badania w zakresie skutków i kosztów nieciągłości zasilania z układów sieciowych.
  24. Wyznaczanie optymalnych momentów reinwestycji wybranych urządzeń elektroenergetycznych.
  25. Wyznaczanie poziomów niezawodności stacji elektroenergetycznych.
  26. Ocenę obecnej statystyki awaryjności elementów sieci przesyłowej – propozycje zmian.
  27. Określenie standardów parametrów niezawodnościowych w punktach dostawy energii elektrycznej oraz odpowiadających im kosztów przyłączeń.
  28. Analizy w zakresie wpływu źródeł rozproszonych na sieć rozdzielczą.
  29. Analizy przyłączeniowe farm wiatrowych.
  30. Zabezpieczenia obiektów rozproszonych, w tym źródeł odnawialnych.
  31. Badania i ocenę jakości energii elektrycznej.
  32. Doradztwo przy wdrażaniu systemów teleinformatycznych wspomagających pracę jednostek organizacyjnych (systemy księgowe, zarządzanie danymi, procesy technologiczne).
  33. Określanie struktur i konfiguracji sieci teleinformatycznych w złożonych systemach zabezpieczeniowo-sterujących.
  34. Audyting energetyczny na terenie przedsiębiorstw i zakładów przemysłowych.
  35. Nastawy i parametryzację zabezpieczeń elektroenergetycznych (analogowych i cyfrowych).
  36. Koordynację układów decyzyjnych EAZ. Adaptację funkcji pomiarowych i zabezpieczeniowych w złożonych funkcjonalnie strukturach sieciowych.
  37. Możliwości zastosowania sztucznych sieci neuronowych w układach decyzyjnych automatyki elektroenergetycznej.

Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki

Potencjał naukowo-badawczy Wydziału Elektrycznego

Badania naukowe realizowane przez Instytut zaliczane są do kierunku elektrotechnika oraz elektronika i telekomunikacja. Obszar tych badań obejmuje: miernictwo elektryczne, elektroniczne i przemysłowe, systemy pomiarowo-sterujące, miernictwo materiałowe, miernictwo precyzyjne, automatyzację narzędzi pomiarowych, nowe technologie przetworników pomiarowych i elementów elektronicznych do zastosowań pomiarowych.

  • W zakresie miernictwa elektrycznego, elektronicznego i przemysłowego prowadzone są prace badawcze obejmujące konstrukcję i technologię wykonywania pomiarowych przetworników wielkości elektrycznych dla takich wielkości, jak parametry pola elektrycznego, napięcia, impedancji, pojemności, transferów AC/DC oraz wielkości nieelektrycznych, takich jak: siła, ciśnienie, wilgotność, przemieszczenie, grubość powłok oraz stężenie mieszanek palnych. Ponadto w Instytucie prowadzi się prace z zakresu kompatybilności elektromagnetycznej, w tym pomiary emisji przewodzonej w liniach zasilających urządzenia elektryczne i elektroniczne małej mocy.
  • W zakresie systemów pomiarowo-sterujących wykonywane są badania dotyczące budowy modeli opisujących proces pomiaru w systemie, analizy błędów (takich jak błędy przetwarzania analogowo/cyfrowego oraz błędy spowodowane opóźnieniami w transmisji danych), modeli propagacji błędów oraz niepewności w systemie ze szczególnym uwzględnieniem algorytmów przetwarzania danych pomiarowych. Badane są także metrologiczne właściwości sieci neuronowych w zastosowaniach do realizacji odtwarzania w systemach.
  • W zakresie miernictwa materiałowego wykonywane są badania wybranych właściwości materiałów elektrotechnicznych, w szczególności nowych technologii materiałów magnetycznych. Opracowywane są nowe konstrukcje przetworników pomiarowych z wykorzystaniem tych materiałów.
  • Miernictwo precyzyjne obejmuje zagadnienia konstruowania i badania narzędzi pomiarowych o najwyższych dokładnościach. Opracowywane są nowe rozwiązania wzorców napięcia przemiennego, komparatorów wzorcowych termicznych przetworników wartości skutecznej, źródeł wzorcowego napięcia przemiennego z wykorzystaniem najnowszych rozwiązań elektronicznych, w tym mikroprocesorów. Prowadzone są badania wzorców wielkości elektrycznych i metod porównawczych oraz zagadnienia konstruowania systemów pomiarowych o najwyższej dokładności.
  • W zakresie automatyzacji narzędzi pomiarowych prowadzone prace obejmują projektowanie i wykonywanie zautomatyzowanych narzędzi i systemów pomiarowych. W tym obszarze w szczególności rozwijane są badania związane z zastosowaniem mikroprocesorów do sterowania procesem pomiaru, podwyższania dokładności pomiaru oraz prace dotyczące opracowywania nowych technologii układów elektronicznych do zastosowań pomiarowych w tym badania metodą Monte Carlo źródeł błędów różnego rodzaju przetworników A/C, badania opóźnień transmisji danych w bezprzewodowych systemach pomiarowych i zastosowania sztucznej sieci neuronowej jako elementu realizującego odtwarzanie sygnału wejściowego nieliniowego czujnika pomiarowego o dynamice 2-go rzędu.
  • W obszarze elektroniki prowadzone są badania w zakresie teoretycznego i praktycznego modelowania nowoczesnych wzmacniaczy elektronicznych ze szczególnym naciskiem na wzmacniacze wielozaciskowe oraz różnorodnych układów z ich zastosowaniem. Realizowane są także badania związane z konstrukcją i modelowaniem komputerowym wielowejściowych tranzystorów polowych z bramką swobodną oraz ich zastosowaniem do budowy elektronicznych układów wzmacniających nieliniowych, wielowejściowych i o sterowanych parametrach. Przeprowadzono także badania związane z opracowywaniem wariantów układowych oscylatorów przebiegów sinusoidalnych o równaniu charakterystycznym trzeciego rzędu i wyższych wraz z określeniem możliwych aplikacji metrologicznych.
Potencjał naukowo-badawczy Wydziału Elektrycznego
Potencjał naukowo-badawczy Wydziału Elektrycznego

Instytut Elektrotechniki i Informatyki

Zakład Elektrotechniki Teoretycznej, Informatyki i Telekomunikacji

Zakład Elektrotechniki Teoretycznej, Informatyki i Telekomunikacji prowadzi badania w zakresie:

  • metod analizy i syntezy układów parametrycznych, nieliniowych oraz aktywnych zawierających elementy współczesnej elektroniki i ich zastosowaniach,
  • współczesnych metod przetwarzania sygnałów z wykorzystaniem filtrów analogowych i cyfrowych, sieci neuronowych i algorytmów genetycznych,
  • teorii mocy układów z przebiegami niesinusoidalnymi, konstrukcji wskaźników jakości energii, optymalizacji warunków przepływu energii, projektowaniu kompensatorów,
  • analizy, syntezy i modelowania nowoczesnych układów elektronicznych,
  • syntezy filtrów analogowych i cyfrowych,
  • analizy dynamiki (w tym chaotycznej) układów nieliniowych,
  • optymalizacji przepływu energii (mocy) w układach z przebiegami niesinusoidalnymi,
  • modelowania pola elektromagnetycznego w liniach przesyłowych oraz analizy strat pochodzących od prądów wirowych w szynoprzewodach o złożonej geometrii,
  • symetryzacji mocy w piecach łukowych i łukowo-rezystancyjnych,
  • modelowania sieci przesyłu energii elektrycznej w liniach napowietrznych, kablowych oraz torach wielkoprądowych,
  • metod redukcji zniekształceń sygnałów EEG,
  • analizy i identyfikacji parametrów nieliniowych układów elektrycznych i elektronicznych,
  • zastosowania dualnego przekształcenia z inwersją w syntezie filtrów aktywnych,
  • analizy nieliniowych zagadnień w polu elektromagnetycznym,
  • zastosowania technik informatyczne w zagadnieniach elektroenergetyki,
  • oceny parametrów generatorów synchronicznych,
  • analizy algorytmów sterowania energetycznym filtrem aktywnym z użyciem interfejsu SLPS,
  • analizy predykcyjnego sterowania energetycznym filtrem aktywnym,
  • analizy pracy systemu elektroenergetycznego,
  • obliczeń parametrów modeli elementów zespołu wytwórczego (generatora synchronicznego, układu wzbudzenia, turbiny parowej),
  • analizy wrażliwości kształtu przebiegów w stanie nieustalonym na zmiany wartości parametrów modeli matematycznych zespołów wytwórczych,
  • wyznaczenia wskaźników stabilności kątowej systemu elektroenergetycznego,
  • polioptymalizacji parametrów stabilizatorów systemowych pracujących w wielomaszynowym systemie elektroenergetycznym,
  • obliczeń wartości własnych macierzy stanu w układach elektromechanicznych,
  • realizacji systemu analizy wyższych harmonicznych z użyciem pakietów symulacyjnych Matlab oraz PCFLO.

Instytut Elektrotechniki i Informatyki

Zakład Zakład Maszyn Elektrycznych i Inżynierii Elektrycznej w Transporcie
Potencjał naukowo-badawczy Wydziału Elektrycznego
Potencjał naukowo-badawczy Wydziału Elektrycznego

Baza badawcza jednostki obejmuje kilka laboratoriów, które stanowią zaplecze zarówno dla pracy naukowej jak i prowadzonych zajęć dydaktycznych.

Wśród laboratoriów Zakładu można wyróżnić:

  1. laboratorium napędu i sterowania pojazdów transportowych,
  2. laboratorium elektroniki samochodowej,
  3. laboratorium inżynierii elektrycznej w transporcie,
  4. laboratorium diagnostyki w pojazdach,
  5. laboratorium diagnostyki napędów elektrycznych,
  6. laboratorium elektromechanicznych elementów wykonawczych,
  7. laboratorium maszyn elektrycznych,
  8. laboratorium układów regulacji maszyn elektrycznych.
Działalność naukowo-badawcza

Prowadzone w Zakładzie prace naukowo-badawcze obejmują głównie tematykę układów zasilania i sterowania maszyn elektrycznych, układów elektrycznych w pojazdach samochodowych, systemów zasilania trakcji elektrycznej, pojazdów trakcyjnych elektrycznych i hybrydowych, a w szczególności:

  • identyfikację parametrów elektromagnetycznych maszyn elektrycznych,
  • badania symulacyjne stanów dynamicznych maszyn elektrycznych w wielomaszynowych systemach elektromechanicznych i elektroenergetycznych,
  • energoelektroniczne układy zasilania i regulacji maszyn elektrycznych,
  • pomiary, diagnostykę i monitoring maszyn i urządzeń elektrycznych,
  • badania energooszczędnych napędów pojazdów trakcyjnych, samochodowych i urządzeń transportowych,
  • elektronizację elektrycznego taboru trakcyjnego kopalnianego i komunikacji miejskiej,
  • prace badawcze dotyczące samochodów i lokomotyw hybrydowych, samochodów elektrycznych,
  • badania układów zasilania i podstacji trakcyjnych,
  • badania maszyn elektrycznych o wysokiej sprawności wykorzystywanych w napędach samochodach elektrycznych i wózków inwalidzkich,
  • diagnostykę układów napędowych pojazdów elektrycznych i urządzeń transportowych,
  • diagnostykę układów sterowania i zasilania silników spalinowych.
Zakład oferuje gamę usług w zakresie:
  1. badań diagnostycznych systemów zasilania trakcji elektrycznej i obliczenia parametrów układu zasilania i obciążenia, w tym badania diagnostyczne transformatorów i zespołów prostownikowych, obliczanie parametrów obciążenia podstacji trakcyjnych, dobór parametrów układu zasilania do planowanych obciążeń linii, obliczenia rozpływu prądów powrotnych, obliczenia spadków napięć w sieci powrotnej, badania parametrów układu zasilania,
  2. badań diagnostyczne maszyn elektrycznych, w tym badania diagnostyczne izolacji maszyn średniej i dużej mocy, badania diagnostyczne wirników klatkowych maszyn asynchronicznych, badania prądów łożyskowych, badania nagrzewania maszyn elektrycznych,
  3. badań termowizyjnych, w tym termowizyjne pomiary diagnostyczne maszyn, aparatów i urządzeń elektrycznych ,
  4. badań elektrochemicznych źródeł energii, w tym wyznaczanie parametrów elektrycznych i energetycznych elektrochemicznych źródeł energii PbPbO2, Ni-MH,
  5. badań diagnostycznych silników z zapłonem iskrowym, w tym pomiary toksyczności spalin, badania oscyloskopowe systemów sterowania silników z zapłonem iskrowym, diagnostyka EOBD, OBD II,
  6. projektowanie elektrycznych i hybrydowych układów napędowych pojazdów z maszynami elektrycznymi PM.

Katedra Optoelektroniki

Potencjał naukowo-badawczy Wydziału Elektrycznego
Potencjał naukowo-badawczy Wydziału Elektrycznego

W roku 2003 Zakład Optoelektroniki w wyniku konkursu Unii Europejskiej w ramach 5-go Programu Ramowego uzyskał status Centrum Doskonałości - Metrological and Technological Center of Optoelectronics and Acustoelectronics.

Optoelektronika

Tematyka badań realizowanych w Katedrze Optoelektroniki skupia się na technologii światłowodów planarnych i paskowych oraz zastosowaniu układów optoelektronicznych, w tym układów optyki zintegrowanej do budowy sensorów różnych wielkości fizycznych i chemicznych. Dla zastosowań sensorowych prowadzone są badania światłowodów włóknistych, w oparciu o które opracowano optyczne czujniki przesunięcia i wibracji jak również czujniki temperatury, natężenia pola elektrycznego, pola magnetycznego oraz prądu elektrycznego. Osobną, bardzo ważną grupę układów optoelektronicznych stanowią sensory gazów dla zastosowań w monitorowaniu środowiska naturalnego oraz dla diagnostyki urządzeń elektroenergetycznych. W optycznych systemach metrologicznych wykorzystywane są zjawiska: powierzchniowego rezonansu plazmonowego, interferencji międzymodowej, spektroskopii pola zanikającego itd. Opracowane i wytworzone falowody optyczne wykorzystano do budowy soczewek planarnych, jedno i wielomodowych elementów pasywnych optyki zintegrowanej oraz w technologii czujników planarnych w układach z modulacją amplitudy oraz do wytwarzania monolitycznych czujników interferencyjnych w podłożu szklanym. Opracowane technologie wytwarzania światłowodów paskowych pozwalają na budowę planarnych rozgałęziaczy typu Y, planarnych interferometrów NxM w konfiguracji Macha-Zehndera oraz wielomodowych refraktometrów planarnych.

W Katedrze Optoelektroniki prowadzone są zaawansowane badania właściwości fizycznych nanostruktur, w tym grafenu, metodami: mikroskopii sił atomowych, mikroskopii konfokalnej, mikroskopii w polu bliskim, spektroskopii ramanowskiej, rentgenowskiej, spektroskopii UV, Viz, IF

Zastosowanie akustycznych fal powierzchniowych do analizy gazów

Powierzchniowa fala akustyczna (ang. SAW - Surface Acoustic Wave) typu Rayleigha z linią opóźniającą w pętli sprzężenia zwrotnego, w układzie oscylatora może być wykorzystana do detekcji gazów. Sensor tego typu wykonany jest na podłożu piezoelektrycznym, w którym wytworzony jest tor akustyczny pokryty cienką warstwą polimeru lub związku makromolekularnego (np. ftalocyjaniny), pełniącą rolę warstwy sensorowej. Efekty sorpcji i adsorbcji powodują zmianę prędkości fazowej SAW, czego efektem jest zmiana częstotliwości pracy oscylatora. Przeprowadzono badania wykorzystując cienkie warstwy różnych metaloftalocyjanin (MePc), polimerów oraz tlenków metali. Należy zauważyć, że układy z SAW mogą zostać wykorzystane do budowy matrycy akustycznych sensorów gazów.

Emisja Akustyczna

Zjawisko emisji akustycznej (EA) w ciałach stałych może być z powodzeniem stosowane w badaniu stanu naprężeń mechanicznych materiałów oraz stabilności konstrukcji. Zastosowania te wynikają z natury zjawiska emisji akustycznej. Fale sprężyste emisji akustycznej generowane w procesie elastycznej deformacji wskazują na występowanie zmian w strukturze badanych materiałów.

W ciągu ostatnich kilku lat w Katedrze Optoelektroniki zaproponowano i wykorzystano kilka różnych systemów pomiarowych bazujących na zjawisku emisji akustycznej. Układy te dokonywały rejestracji (makroskopowych parametrów oraz pojedynczych impulsów emisji akustycznej, w czasie rzeczywistym) oraz analizy zarejestrowanych impulsów w sposób zapewniający akwizycję podstawowych i zaawansowanych deskryptorów sygnału emisji akustycznej. Zostały opracowane wysoko zaawansowane systemy diagnostyki transformatorów energetycznych metodą EA.

Optoelektronika i akustyka w medycynie

W Katedrze Optoelektroniki prowadzone są badania w zakresie wykorzystania metod akustycznych i optycznych w diagnostyce i terapii medycznej. We współpracy z Instytutem Techniki i Aparatury Medycznej w Zabrzu oraz ze Śląskim Uniwersytetem Medycznym został opracowany system do optycznej diagnostyki chorób nowotworowych. System ten uzyskał najwyższe wyróżnienia: Gold Medal with Mention oraz Grand Prix de Jury na Światowych Targach EUREKA & INNOVA w Brukseli w 2007 roku. Katedra Optoelektroniki prowadzi również m.in. badania nad opracowaniem sytemu monitorowania komory sztucznego serca. Rezultatem tych badań jest m.in. opracowanie zarówno akustycznego, jak również optycznego sytemu do określania chwilowej objętości krwi w komorze wspomagania serca. Badania realizowane są we współpracy z Fundacją Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu i Instytutem Techniki i Aparatury Medycznej. Zaproponowane rozwiązania są nowością naukową i techniczną w szerokiej skali międzynarodowej.

Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki

Działalność naukowo-badawcza prowadzona w Katedrze obejmuje zagadnienia energoelektroniki, elektroniki przemysłowej, napędu elektrycznego, robotyki mobilnej oraz elektrotermii.

Szczegółowa problematyka badań
  • Sterowanie mikroprocesorowe przekształtników energoelektronicznych, systemów przekształtnikowych i procesów produkcyjnych. Opracowane przez pracowników Katedry układy sterowania, monitorowania i akwizycji danych są wykorzystywane w seryjnie produkowanych urządzeniach.
  • Przekształcanie wysokoczęstotliwościowe (do30MHz). Wykorzystanie między innymi w symulatorze procesów metalurgicznych oraz do bezprzewodowej transmisji energii.
  • Analiza polowa elementów i systemów energoelektronicznych. Analiza 2D i 3D pól sprzężonych z wykorzystaniem programu Ansys.
  • Technologia elementów i układów energoelektronicznych.
  • Wykorzystanie przekształtników energoelektronicznych w energetyce odnawialnej i rozproszonej oraz w sieciach smart grid.
  • Nagrzewanie wysokoczęstotliwościowe indukcyjne i pojemnościowe.
  • Sterowanie systemami z palnikami plazmowymi.
  • Sterowanie częstotliwościowe napędami z silnikiem asynchronicznym. Badania prowadzone od ponad 40 lat, obecnie dotyczą głównie metod modulacji w falownikach napięcia MSI, napędów bezczujnikowych.
  • Napędy z silnikami wzbudzanymi magnesami trwałymi (synchronicznymi PMSM oraz bezszczotkowymi prądu stałego PM BLDCM). Opracowano między innymi napęd produkowanego seryjnie małego samochodu elektrycznego napędzanego silnikiem PM BLDCM oraz napęd prototypowej lokomotywy górniczej z silnikiem PMSM.
  • Konstrukcja i sterowanie wysokoobrotowymi silnika bezszczotkowego prądu stałego (do 100 000 obr/min).
  • Sterowanie maszyną asynchroniczną dwustronnie zasilaną. Badania obejmują zastosowania napędowe i generacyjne maszyny asynchronicznej dwustronnie zasilanej. Opracowano i przebadano układy sterowania wektorowego typu FOC i DTC oraz sterowanie z wymuszeniem dynamiki (FDC).
  • Sterowanie napędami z połączeniem sprężystym.
  • Napęd i sterowanie robotów mobilnych. Opracowano konstrukcję robota mobilnego Hexor® typu hexapod. Roboty są wykorzystywane w celach dydaktycznych w wielu szkołach i uczelniach polskich oraz w USA.
  • Sterowniki programowalne PLC.
  • Zastosowania nadprzewodnictwa. Badania nadprzewodników wysokotemperaturowych sprowadzone przy współpracy z Uniwersytetem w Cambridge.
  • Elektrownie wiatrowe i słoneczne.
  • Problematyka jakości energii elektrycznej, w tym kondycjonery energii elektrycznej z magazynami w postaci cewki nadprzewodzącej i baterii superkondensatorów.
  • Filtry zakłóceń elektromagnetycznych EMI.
  • Aspekty ekonomiczne wykorzystania energii elektrycznej.

Katedra Mechatroniki

Potencjał naukowo-badawczy Wydziału Elektrycznego
Potencjał naukowo-badawczy Wydziału Elektrycznego
Potencjał naukowo-badawczy Wydziału Elektrycznego

Tematyka naukowo-badawcza w Katedrze Mechatroniki obejmuje szerokie spektrum zagadnień, które podejmowano w ramach prac doktorskich i habilitacyjnych, ale przede wszystkim – w ramach grantów naukowo-badawczych Komitetu Badań Naukowych (KBN) i Rady Nauki MNiSW, prac badawczych własnych (BW) i prac badawczych statutowych (BK) oraz na zlecenie firm przemysłowych z kraju lub zagranicy.

Początkowe lata działalności zespołu mechatroniki wiązały się z tematyką maszyn elektrycznych i napędu elektrycznego, aby następnie – stopniowo i konsekwentnie – ewoluować w kierunku złożonych układów automatyki i robotyki, niekonwencjonalnych aktuatorów i elementów mechatroniki, układów z materiałami „inteligentnymi” typu SMART oraz zaawansowanych systemów pomiarowych. Wiele tematów rozwijanych było systematycznie przez dłuższe okresy i nadal znajduje się w polu zainteresowań Katedry, urastając do rangi tematów wiodących; inne – stopniowo zanikły i zostały zastąpione tematami nowocześniejszymi i bardziej potrzebnymi z punktu widzenia problematyki dydaktycznej na kierunku Mechatronika. Aktualna i wiodąca tematyka badawcza skupia się wokół 4 głównych nurtów:

  1. precyzyjne laserowe pomiary przemieszczeń i drgań do zastosowań naukowych i przemysłowych,
  2. pomiary termowizyjne w zastosowaniu do przetworników elektromechanicznych, systemów mechatronicznych, materiałów typu Smart i innych,
  3. wyspecjalizowane pomiary drgań i wibracji w celu identyfikacji charakterystyk amplitudowo-fazowych elementów systemów mechatronicznych z wykorzystaniem opracowanych wstrząsarek i generatorów drgań skrętnych,
  4. badanie i budowa systemów automatyki przemysłowej, fragmentów linii produkcyjnych oraz gniazd robotów.

W różnych okresach podejmowano również następujące zagadnienia i tematy:

  • graficzno-analityczna metoda analizy maszyn elektrycznych, z uwzględnieniem wyższych harmonicznych przestrzennych przepływu i użłobkowania,
  • metody jakościowe analizy równań różniczkowych maszyn elektrycznych,
  • elektromagnetyczne momenty pasożytnicze w indukcyjnych silnikach klatkowych,
  • poliharmoniczne modele obwodowe maszyn indukcyjnych 3-fazowych, wielofazowych, 1-fazowych, z kondensatorem pracy i ze zwartą fazą pomocniczą, oraz maszyn zasilanych z przekształtników energoelektronicznych,
  • modele polowe silników indukcyjnych, uwzględniające wyższe harmoniczne przestrzenne przepływu uzwojeń,
  • momenty reluktancyjne, związane z użłobkowaniem powierzchni stojana i wirnika maszyny elektrycznej,
  • tłumienie momentów pasożytniczych w silnikach indukcyjnych klatkowych za pomocą pojedynczego (lub wielokrotnych) dodatkowego pierścienia zwierającego w wirniku,
  • rozruch silników synchronicznych i reluktancyjnych,
  • wielofazowe i wielobiegowe silniki indukcyjne,
  • niekonwencjonalne silniki elektryczne, konstruowane na bazie maszyn produkowanych seryjnie,
  • silniki i aktuatory liniowo-obrotowe (o 2 stopniach swobody ruchu),
  • sprzęgła magnetoreologiczne o regulowanej wartości momentu przeniesienia,
  • hamulce magnetoreologiczne liniowo-obrotowe (o 2 stopniach swobody ruchu),
  • aktuatory liniowe, wykorzystujące materiały z pamięcią kształtu SMA (w formie cięgien, spirali i tłoczków),
  • sterowanie układami elektromechanicznymi i robotami przez sieć Internet,
  • stacje dysków twardych oraz ich układy napędowe,
  • metody aktywnego tłumienia drgań w systemach mechatronicznych,
  • systemy pozycjonowania głowic pamięci masowych o wielu stopniach swobody,
  • manipulatory o rozgałęzionym schemacie kinematycznym,
  • silniki piezoelektryczne i elektrostatyczne w mikrosystemach napędowych,
  • zaawansowane metody pomiarowe z wykorzystaniem głowic laserowych i technik termowizyjnych,
  • techniki skanowania w analizie geometrii krawędzi oraz powierzchni,
  • nowoczesne systemy chłodzenia w systemach elektronicznych i mechatronicznych (m.in. rurki cieplne, ogniwa Peltiera),
  • komputerowo wspomagane, matematyczne metody analizy złożonych systemów mechatronicznych, o wysokim stopniu integracji technologicznej i funkcjonalnej (m.in. rozwinięcie: metody Lagrange’a, formalizmu Hamiltona oraz notacji Denavita-Hartenberga, techniki odwracania macierzy blokowych i operacji na wypełnieniach macierzy, metodologia dekompozycji i transformacji struktury, uogólnienie transformacji liniowych oraz metody efektywnej redukcji liczby zmiennych przez wprowadzanie nowych układów współrzędnych itd.),
  • wstrząsarki elektromagnetyczne o sterowanych amplitudach i częstotliwościach drgań,
  • generatory drgań skrętnych o regulowanej amplitudzie i częstotliwości do badań wytrzymałościowych materiałów oraz właściwości dynamicznych złożonych układów elektromagnetycznych i systemów mechatronicznych, wykorzystujące momenty pasożytnicze przemienne,
  • reluktancyjne wzbudniki drgań harmonicznych skrętnych do badania charakterystyk częstotliwościowych złożonych układów elektromechanicznych i mechatronicznych,
  • badania trwałości elementów systemów elektromechanicznych, związanych z drganiami,
  • roboty o budowie niekonwencjonalnej,
  • systemy wizyjne robotów,
  • hybrydowe wyrzutnie pneumatyczno-elektromagnetyczne (z modułami szynowymi i cewkowymi),
  • elektromagnetyczne systemy lewitacyjne i łożyska magnetyczne, zagadnienia akustyczne i tłumienie hałasu w urządzeniach elektromechanicznych,
  • alternatywne źródła energii małej mocy typu energy harvesting.

O doświadczeniu kadry świadczą realizowane w latach 1998-2012 prace naukowo-badawcze: 18 grantów Komitetu Badań Naukowych i Rady Nauki MNiSW: 18; 4 prace badawcze zrealizowane na zlecenie firm przemysłowych; 3 projekty współfinansowane z funduszy europejskich.