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 16.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    Mechatronika szak, MSc képzés
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIAUM020   3/1/1/f 6  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Rakos Balázs, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
    A tantárgy tanszéki weboldala http://www.get.bme.hu/index.php?mid=VFE&lang=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, 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 szemléletbővítéssel új, elmélyültebb ismeretek szerzése a matematikai eszközök BSc szinthez képest kiterjedtebb alkalmazásával. A tárgy hangsúlyt helyez a gyakorlati példákra, alkalmazásukra laboratóriumi méréseken, előadásokon.
    8. A tantárgy részletes tematikája

    1. Analógiák. Villamos, mechanikai, hidraulikus, pneumatikus, termikus koncentrált paraméteres elemek közötti analógiák. Csomóponti és hurok analógia. Másodfajú Lagrange-egyenlet alkalmazása villamos áramkörökben. Kapcsolt rezgőkörök. Amplitudó moduláció.

    2. Lineáris rendszerek dinamikus állapotban. Szuperpozíció elve, homogenitás, fizikai interpretálás. Egy energiatárolós rendszerek dinamikája. Két- és több energiatárolás rendszerek átmeneti folyamatai. Sajátértékek, sajátvektorok szerepe.

    3.  Nemlineáris rendszerek. Nemlineáris elemek. Egyensúlyi pontok meghatározása, stabilitásuk Jacobi mátrix segítségével. Egyensúlyi pontok csoportosítása. Határciklus, fix pont, stabilitások a Poincaré térkép függvénnyel. Fix pontok osztályozása. Szakaszosan lineáris nemlineáris áramkörök.

    4.   Teljesítményelektronika. Teljesítményelektronika kapcsolóelemei. DC-DC konverter topológiák (Buck, Boost, Buck/Boost). Transzformátoros változatok (Flyback, Forward, Push/Pull). Frekvenciaváltók felépítése, működési elve. Térvektoros és vívőfrekvenciás ISZM.  Egységnyi teljesítménytényezőjű konverterek.

    5.   Villamos hajtások kinetikája. Mozgásegyenlet. Hajtás átmeneti folyamat a különböző dinamikai nyomatékokra. Névleges indítási idő. Mechanikai időállandó. Villamos motorok vesztesége átmeneti állapotban. Ideális kapcsolási szám.

    6. Konverterről táplált egyenáramú motor. Egyenáramú motor fordulatszámszabályozása alárendelt áramszabályozással (blokk diagram, hatásvázlat, szabályzó tervezésének lépései).

    7.   Szabályozott váltakozóáramú hajtás. Indukciós gépek U/f és Ψ1=áll. vezérlése. Skalár fordulatszámszabályozás. Indukciós motorok mezőorientált szabályozása. Helyettesítő kapcsolási vázlat. Átalakítás. Térvektoros alapegyenletek. Megvalósítás. Blokk vázlat. Közvetlen nyomatékszabályozás. Fluxusszektorok, kapcsolótábla. Szinuszmezős (PMSM) és trapémezős (BLDC) állandómágneses szinkronmotorok. Reluktancia motorok. Léptetőmotorok.

    8.   Villamos motorok kiválasztása. Védettség. Hűtési mód. Építési alak. Szigetelés. Melegedés. Termikus modell. Mértékadó veszteség. Szabványos üzemmódok. Motor kiválasztás különleges szempontjai.

    9.   Mikrohálózat (Mikrogrid). Villamos energiatermelés, szállítás, elosztás átalakulása. Mikrogrid alapelve. AC és DC mikrogrid. Mikrogrid önálló és párhuzamos üzeme, szabályozása. Mikrogrid és a megújuló energiatermelés. Villamos energiatárolók osztályozása. Akkumulátorok, Szuperkapacitás, Lendítőkerekes energiatárolás, tüzelőanyagcella.

    10. Villamos energia termelés megújuló energiákból. Szélturbina működése. Szélturbinák típusai. Bretz határ. Szélerőmű típusok összehasonlítása. Két oldalról táplált indukciós generátor működése, szabályozása. Napcella felépítése, működési elve, szabályozás maximális teljesítmény kivételre (MPPT). DC-DC és DC-AC konverter alkalmazások naperőművekben.

    11. Elektromágneses kompatibilitás. Vezetékezés, huzalozás: kapacitív és induktív csatolás, vezetékek árnyékolása. Földelés: földelés típusai, biztonsági földelések, készülékek földelése, földelés szerepe a jelátvitelben, földelési hurkok. Passzív elemek: ellenállások, kondenzátorok, tekercsek, transzformátorok, ferritek, vezetők nagyfrekvenciás modelljei. Árnyékolás. Az elektromágneses kompatibilitás (EMC) és az elektromágneses immunitás (EMI) jelentősége a teljesítmény elektronikában.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tantárgy elméleti anyagát a 3 óra/hét időtartamban előadásokon ismertetjük. A 6 darab laboratóriumi mérés és a 6 darab tantermi gyakorlat ez elméleti tananyag megértését, gyakorlását segítik.
    10. Követelmények

    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.

    4 laboratóriumi mérés eredményeiről és ehhez kapcsolódó számításokról jegyzőkönyvet kell készíteni és beadni a tanszéki honlapon található útmutatók alapján. A Tanszék a jegyzőkönyveket ellenőrzi és csak az elégséges szintűeket fogadja el. A hibás jegyzőkönyvek javítás után újból beadhatók, de egy jegyzőkönyv beadását elfogadásra a hallgató csak kétszer kísérelheti meg. A jegyzőkönyvek legkésőbb a pótlási időszak végéig adhatóak be.

    A félév során két darab 50-50 pontos zárthelyi dolgozat megírása minimum 40%-os eredménnyel. A pótlási héten mind a két zárthelyi külön-külön pótolható, vagy egy 100 pontos pótzárthelyi megírására van lehetőség. Az érdemjegy a két zárthelyi dolgozaton vagy az egy darab pótzárthelyi dolgozaton elért pontszám alapján az alábbiak szerint történik:

                  0-39 pont      elégtelen (1)

                40-55 pont      elégséges (2)

                56-70 pont      közepes (3)

                71-85 pont      jó (4)

                86-100 pont    jeles (5)

    11. Pótlási lehetőségek

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

    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 tantermi gyakorlatok anyaga, a mérési útmutatók, a jegyzőkönyvek készítéséhez kapcsolódó útmutatók, az előadáson vetített ábrák és a tárgy egy korábbi jegyzete a tanszéki honlapról jelszó ismeretében letölthető.

    A különböző témakörökhöz ajánlott magyar nyelvű irodalom:

     

    • Varjasi I., Balogh A., Futó A., Gájász Z., Hermann I., Kárpáti A.: Elektronika 2, egyetemi jegyzet, VI 201-050, Műegyetem kiadó (4. témakör)
    • Puklus Z.: Teljesítményelektronika, egyetemi jegyzet (4. témakör)
    • Schmidt I., Veszprémi K.: Hajtásszabályozások, egyetemi jegyzet (5,6,7,8. témakör)
    • Halász Sándor: Villamos hajtások. Egyetemi tankönyv. 1993 ROTEL Kft, (5,6,7,8. témakör)
    • 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, (9. és 10. témakör)
    • Zombory L.: Elektromágneses terek, Műszaki Kiadó (11. témakör)

    A különböző témakörökhöz ajánlott angol nyelvű irodalom:

    • B. M. Wilamowski, J. D. Irwin: The Industrial Electronics Handbook: Control and Mechatronics, CRC Press, ISBN: 978-1-4398-0285-4, (3. témakör)
    • B. M. Wilamowski, J. D. Irwin: The Industrial Electronics Handbook: Power Electronics and Motor Drives, CRC Press, ISBN: 978-1-4398-0285-4, (4,5,6,7,8. témakör)
    • D.W. Novotny, T.A. Lipo:  Vector Control and Dynamics of AC Drives, Clarendon Press, Oxford, 1997, ISBN 0 19 856439 2 (6. és 7. témakör)
    • Wu, B., Lang, Y., Zargari, N., & Kouro, S.: Power conversion and control of wind energy systems. John Wiley & Sons, ISBN: 978-0-470-59365-3 (9. és 10. témakör)
    • Roger A., Messenger Jerry Ventre: Photovoltaic Systems Engineering, CRC Press, (10. témakör)

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Nagy István

    Prof. Emeritus

    Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék