Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Válogatott fejezetek az elektrotechnikából

    A tantárgy angol neve: Advanced Electrical Engineering

    Adatlap utolsó módosítása: 2016. június 8.

    Tantárgy lejárati dátuma: 2016. június 30.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

    Szakfelelős: Gépészmérnöki Kar

    Beoktató: Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mechatronika szak, MSc képzés

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIAUM012   2/0/1/f 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Rakos Balázs,
    A tantárgy tanszéki weboldala http:/www.get.bme.hu
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

         

    Dr. Stumpf Péter

    Adjunktus

    Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Elektromechanika, Analóg elektronika témakörei, Differenciálegyenletek, Komplex függvények, Laplace és Fourier transzformáció, Mátrix számítás.

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    Training.Code=("2N-MG0")
    VAGY
    Training.Code=("2N-MM0")
    VAGY
    Training.Code=("2N-MW0")
    VAGY
    Training.Code=("2N-MT0")

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:

    Kötelező: Matematika A2

    7. A tantárgy célkitűzése

    BSc szinten Fizikából, Matematikából, Elektrotechnikából és Elektronikából tanultakra alapozva a témakörben egy magasabb szinten, szélesebb kitekintésben, természettudományos szemlélet bővítéssel új, elmélyültebb ismeretek szerzése a matematikai eszközök BSc szinthez képest kiterjedtebb alkalmazásával.

    8. A tantárgy részletes tematikája
    1. Analógiák. Villamos, mechanikai, hidraulikus, preumatikus, termikus koncentrált paraméteres elemek. Hurok (feszültség – erő vagy induktivitás- tömeg) és csomóponti (áram – erő vagy kapacitás- tömeg) analógia rendszer. Analóg villamos modell realizálhatósága. Példák: Gépkocsi rugózása, stb. Több energiatárolós rezgő rendszerek analógiái, sajátfrekvenciái.
    2. Lineáris rendszerek. Szuperpozíció elve, homogenitás, fizikai interpretálás. Matematikai leírás az időtartományban. Egy energiatárolós rendszerek dinamikája. Egyszerűsített módszer. Stabilitás vesztés visszacsatolással. Két- és több energiatárolás rendszerek átmeneti folyamatai. Sajátértékek, sajátvektorok szerepe. Matematikai leírás a frekvencia tartományban.
    3. Nemlineáris rendszerek bevezetése animált példákkal. Nemlineáris elemek. Autonom, nemautonom rendszerek. Állapottér. Egyensúlyi pontok meghatározása, stabilitásuk Jacobi mátrix-szal. Attrakciós tartományok, trajektóriák. Stabilis, labilis csomópontok, nyereg pontok, manifoldok. Határciklus, fix pont, stabilitások a Poincaré térkép függvénnyel. Fix pontok osztályozása. Példák : Van der Pol egyenlet, animáció, inga, merev – lágy rugó Duffing egyenlettel, stabilis-labilis manifold az inga állapotsíkjában.
    4. Szakaszosan lineáris nemlineáris áramkörök. Dióda – Zener dióda – ellenállás áramkör. Dióda- kapacitás-ellenállás áramkör. Előfeszített dióda – ellenállás áramkör.
    5. Szabályozott villamos hajtások. Egységek; hajtott rendszer. Terhelő nyomatékok osztályozása. Redukálás, átszámítás a motor tengelyre. Villamos teljesítmény források.
    6. Villamos hajtások kinetikája. Mozgásegyenlet. Hajtás átmeneti folyamat a különböző dinamikai nyomatékokra. Névleges indítási idő. Mechanikai időállandó. Többletveszteség átmeneti állapotban terhelőnyomaték mellett és nélküle egyenáramú és indukciós motor esetén. Veszteség indítás, fékezés és reverzálás esetén tiszta tömeggyorsítás mellett. Elektromechanikai időállandó. Állandó armatúra  árammal indított egyenáramú motor. Veszteség csökkentési módok. Ideális kapcsolási szám.
    7. Egyenáramú motor dinamikája. Működési tartományok. Alapegyenletek. Relatív egységek. Lineáris, nemlineáris blokk diagram. Operátoros átviteli függvények. Fordulatszám szabályozás PID szabályozóval.
    8. Konverterről táplált egyenáramú motor egyfázisú AC-DC konverter és időfüggvényei. Kimenő feszültség folyamatos áramvezetésre. Háromfázisú konverter. Tápoldali induktivitás figyelembe vétele. Szaggatott áramvezetés. Jelleggörbék módosulása.
    9. Térvektor. Definició. Zérus sorrendű összetevő. Pillanatérték meghatározás. x és y összetevők. Koordináta transzformáció. Pozitív és negatív sorrendű összetevő. Asszimmetrikus üzem. Megjelenítés.
    10. Indukciós motorok mezőorientált szabályozása. Helyettesítő kapcsolási vázlat. Átalakítás. Tárvektoros alapegyenletek. Transzformáció közös koordináta rendszerbe. Mezőorientált szabályozás elve. Nyomaték- szög változtatás állandó forgórész fluxus mellett. Időfüggvények. Megvalósítás. Blokk vázlat.
    11. Villamos motorok kiválasztása. Védettség. Hűtési mód. Építési alak. Szigetelés. Melegedés. Termikus modell. Mértékadó veszteség. Szabványos üzemmódok. Kiválasztás melegedés alapján. Egyenértékű mértékadó veszteség. Motor kiválasztás különleges szempontjai.
    12. Áramkör szimulációs programok. SPICE, PSICE összehasonlítása. Egyenlet és matrix megoldó programok: MATLAB.

    Laboratóriumi gyakorlatok tematikája: A félév során 6 labormérés megtartására kerül sor két hetes felosztásban.

          A mérések címei:

    •  L1 Labor gyakorlat: 1. mérési feladat: Számítógép alapú mérés és adatgyűjtés     (Háromfázisú kalickás forgórész_ aszinkron motor vizsgálata).
    • L2 Labor gyakorlat: 2. mérési feladat: Léptetőmotor mérése.
    • L3 Labor gyakorlat: 3. mérési feladat: DC Szervomotor mérése
    • L4 Labor gyakorlat: 4. mérési feladat: Ipari frekvenciaváltó alkalmazása.
    • L5 Labor gyakorlat: 5. mérési feladat: Tranziens jelenségek és szűrőáramkörök vizsgálata.  (Számítógépes szimulációs gyakorlat)
    • L6 Labor gyakorlat: 6. mérési feladat: DC/DC konverter mérése.

    A mérési útmutatók a jelszó ismeretében letölthetők a http://get.bme.hu honlapról. A színes változat képernyőolvasásra, a fekete-fehér változat nyomtatásra szolgál.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Előadásokon és a laboratóriumi gyakorlatokon a tematikában is említett példák megoldására, ismertetésére kerül sor, ami a tananyag megértését, gyakorlását segíti.

    10. Követelmények

    A félév érvényességének feltételei:

    1. Az órarend szerinti foglalkozásokon való részvétel (előadás 70%).

    2. A félév során kiadott házi feladatok legalább elégséges szintű elkészítése és beadása határidőre. A házi feladat a pótlási időszak végéig adható be késedelmesen külön eljárási díj megfizetése mellett.

    A kiadott házi feladatokat és azok számszerű eredményét a Tanszék ellenőrzi és csak hibátlan feladatot fogad el.

    A feladatok megoldásához előre meghirdetett konzultációs alkalmat biztosítunk

    A feladat beadását elfogadásra a hallgató kétszer kísérelheti meg. (beadás az előadás időpontjában).

    Határidőn túl, továbbá a második alkalommal a feladat beadása csak különeljárási díj ellenében történhet.

    A számítási feladatok témaköre megjelenik a zárthelyiken is.

    3. A félév során a 6 laboratóriumi mérést kötelező elvégezni, amelyből kettő lehet csak pótmérés. A mérésekre előzetesen a mérési útmutatókból, ill. az azokban megadott irodalomból fel kell készülni. A felkészültséget a mérések kezdetekor írásbeli feleltetés útján ellenőrizzük, az elégtelen felkészültségű hallgatók a mérésen nem vehetnek részt, azt különeljárási díj befizetése mellett pótolniuk kell. Egyes méréseken mérési útmutató szerint jegyzőkönyvet kell készíteni, és azt a mérésvezetőnek át kell adni. A mérések kizárólag a hallgató által a maga számára kiválasztott időpontban végezhetők el.

     

    Évközi vizsga:

    Érdemjegy megajánlás két (órarenden kívüli időben írott) vizsgadolgozat alapján történik. A zárhelyi dolgozatok időtartama és az elérhető pontszám:

    1. dolgozat 80 perc 40 pont

    2. dolgozat 120 perc 60 pont

    Az összpontszámtól függetlenül eredménytelen a dolgozat két vagy több feladatra adott 0 pontos válasz esetén.

    A 2. zárthelyin el kell érni az elégséges szintet (40% - 24 pont)

    Érdemjegy megajánlás a két zárthelyi elért összegezett pontszám alapján:

    0 - 39 pont elégtelen (1)

    40 - 55 pont elégséges (2)

    56 – 70 pont közepes (3)

    71 - 85 pont jó (4)

    86 – 100 pont jeles

    Legalább elégséges eredményt elért hallgatók a TVSZ szerinti javítási lehetőséggel élhetnek a rontás kockázatával.

    11. Pótlási lehetőségek

    Laborgyakorlatok pótlása:

    A nem teljesített mérést a pótlási héten kell elvégezni, azonban a mérések max. egyharmada pótolható csak pótmérésen. Az 1/3-os limitbe nem számítjuk bele a nemzeti ünnepekre ill. hivatalos egyetemi oktatási szünnapokra eső mérések pótlását.  

    Az évközi jegy pótlása:

    A pótlási héten a két zárthelyi együttes pótlására külön eljárási díj befizetése mellett lehetőséget biztosítunk.

    A sikertelen pótzárthelyi nem javítható.

    12. Konzultációs lehetőségek

    A konzultációkat a honlapon http://get.bme.hu meghirdetett időpontban, a laborgyakorlatokon vagy az ott egyeztetett időpontokban, valamint a fogadóórákon előre egyeztetve tartjuk.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    A Jegyzet és a Mérési Útmutatók a hálózaton színes és fekete-fehér változatban a jelszó ismeretében megtalálható. Cím: http://get.bme.hu honlapról. A színes változat képernyőolvasásra, a fekete-fehér változat nyomtatásra szolgál.

    Ajánlott irodalom:

     

     

    •  W. Leonhard:”Control of Electrical Drives” ISBN 3-540-13650-9 Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo,
    • A. Steimel:”Electric Traction-Motive Power and Energy Supply”, ISBN 978-3-8356-3132-8,
    • Rajki Imre:”Törpe és Automatikai Villamos Gépek”, ISBN 963-10-7558-3,
    • Hunyár M., Schmidt I., Veszprémi K., Vincze Gyuláné: ”A megújuló és környezetbarát energetika villamos gépei és szabályozásuk”, Műegyetemi Kiadó 2001, ISBN 963-420-670-0,
    • Halász Sándor: ”Automatizált villamos hajtások I.”, Tankönyvkiadó, Budapest 1989, ISBN 963-18-2099-8,
    •  Á. Kelemen: ”Vector Control of AC Drives”, Écriture Budapest, ISBN 963-593-140-9,
    • J. Lázár: „Park-Vector Theory of Line-commutated Three-phase Bridge Converters”, OMIKK Publisher Budapest, ISBN 963-592-727-4,
    • I. Boldea, L. Tutelea: „Electric Machines”, CRC Press, ISBN 978-1-4200-5572-6,
    • S. J. Chapman: „Electric Machinery Fundamentals”, McGraw-Hill Publishing Company, ISBN 0-07-010662-2.
    • Harold Klee: „Simulation of dynamic systems with MATLAB and Simulink”, CRC Press Taylor and Francit Group, 2007, London, New York, ISBN  - 13: 978-1-4200-4418-8 (alk. paper)
    • D. W. Novotny, T. A. Lipo: „Vector Control and Dynamics of AC Machines”, 1997, Oxford University Press, New-York, ISBN - 0 19 856 4392
    • A. Veltman, D. W. J. Pulle, R. W. De Doncker: „Fundamentals of Elecrical Drives”, 2007 Springer, ISBN - 10 1 4020-5503 X (HB)

     

     

     

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra18
    Felkészülés zárthelyire18
    Házi feladat elkészítése14
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása28
    Vizsgafelkészülés 
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Nagy István

    Prof. Emeritus

    Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék