Villamos gépek és alkalmazások

A tantárgy angol neve: Electrical Machines and Applications

Adatlap utolsó módosítása: 2014. január 22.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki alapszak

Villamos Energetika szakirány

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIVEA334 6 3/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Veszprémi Károly,
4. A tantárgy előadója
Dr. Vajda Istvánegyetemi tanárVET
Dr. Veszprémi Károlyegyetemi docensVET
   
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Mágneses terek és körök, hálózatszámítás, elektrotechnika, teljesítményelektronika.
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
(Szakirany("AVIvillen", _)
VAGY Training.code=("5NAA7") )

ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIVEAC01" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIVEAC01", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

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

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

Az érvényben lévő „Szakirány- és ágazatválasztási szabályzat”-ban foglaltak szerint.

A Villamos Energetika (VIVEA207) tárgy kreditpontjának megszerzése ajánlott.

7. A tantárgy célkitűzése

A villamos gépek és hajtások témakörével kapcsolatos azon lényeges szakmai ismeretek oktatása, amelyek a Villamos Energetika szakirányon tanuló és a későbbiekben ezen a szakterületen elhelyezkedni szándékozó villamosmérnök hallgatóknak szükségesek. Bemutatja a gyakorlatban alkalmazott számítási módszereket, a villamos gépes rendszerek üzemeltetésével kapcsolatos átfogó szakmai ismereteket. Tárgyalja a jellegzetes és korszerű valamint a jövőben várható alkalmazásokat. Elméleti és gyakorlati megalapozás azok részére, akik e szakirányú MSc képzésben folytatják tanulmányaikat.

Az elektromechanikus villamos energiaátalakítás alapelveinek, a legfontosabb villamosgép-típusok felépítésének és működésének, helyettesítő áramkörének, villamos és mechanikai jelleggörbéinek megismerése. Háromfázisú gépek állandósult üzemállapotának vizsgálata szimmetrikus és aszimmetrikus táplálás esetén. A térvektoros módszerek alapjainak bemutatása. A villamos hajtástechnika alapjainak és jellegzetes alkalmazásainak bemutatása.
8. A tantárgy részletes tematikája A) Az előadások tematikája Transzformátorok

Egyfázisú és háromfázisú transzformátor felépítése, állandósult és tranziens üzeme. Háromfázisú transzformátor egyenlőtlen terhelése. Különleges transzformátorok.

 Forgógépek tekercselései, erőhatás és nyomaték számítása

Forgó villamos gépek koncentrált és hornyokban elosztott tekercseinek kialakítása, a tekercsekben indukálódó feszültség, illetve a tekercsekben folyó áram által létesített légrésmező (főmező) és szórási mező meghatározása. Erőhatás, illetve nyomaték számítása elektromágneses rendszerekben.

 Aszinkron gépek

Az indukciós gép helyettesítő vázlata és nyomatéka. Mélyhornyú és kétkalickás forgórészű gépek. A térbeli felharmonikusok hatása. Indítási és fordulatszám változtatási módszerek. Aszimmetrikus üzem, álló- és forgórész aszimmetriák hatása. Egyfázisú és segédfázisos gépek.

 Szinkron gépek

A hengeres forgórészű szinkron gép helyettesítő áramköre és nyomatéka. Motoros és generátoros üzemállapot. Stabilitás. A kiálló pólus hatása. Reluktancia motorok és állandó mágneses gépek. Szinkron és aszinkron lineáris motorok.

 Egyenáramú gépek

Egyenáramú gép armatúra tekercselései. A segédpólus és a kompenzáló tekercselés szerepe. Külső, párhuzamos és vegyes gerjesztésű generátorok és motorok jelleggörbéi állandósult üzemállapotban. Motorok indítása és a fordulatszám változtatása.

 Korszerű számítási módszerek alkalmazása

A végeselem módszer (FEM) alapjai, hálózási módszerek, Poisson egyenlet levezetése, Lagrange interpolációs polinomok, Dirichlet és Neumann határfeltételek, egyszerű 2D példa megoldása. A QuickField, a Flux2D valamint a Motorpro és MotorCad nevű szoftverek bemutatása.

Villamos gépek alkalmazásai Háztartási villamos gépek. A szórakoztató elektronika villamos gépei. Járművek villamos gépei. Mágnesesen lebegtetett vonatok. Szupravezetős generátorok és motorok. Szervomotorok.  Villamos hajtások kinetikája

Nyomatékok és tömegek átszámítása közös tengelyre. A villamos hajtások mozgásegyenlete. A hajtás stabilitásának feltétele. Időállandók definíciója.

 Villamos hajtások tervezése

Védettségi módozatok. Villamos motorok üzemviszonyai. Villamos motorok melegedése. Villamos motorok kiválasztása különféle üzemekre.

 Villamos hajtások alkalmazásai

Egyenáramú városi villamos járművek sebességváltoztatási és fékezési módjai. Feszültséginverteres aszinkron motoros trolibusz hajtás. Félvezetős egyenáramú vasuti járműhajtások megoldási módjai. Félvezetős frekvenciaváltós vasúti járműhajtások megoldási módjai. Az energiaátalakítás folyamata szélerőművekben. Szélgenerátorok megoldási módjai, összehasonlításuk. Kalickás forgórészű aszinkron szélgenerátor.

  B) A gyakorlatok  tematikája 
  • Elektromágneses erőhatások számítása.
  • Egyfázisú transzformátorok.
  • Transzformátorok párhuzamos üzeme.
  • Transzformátorok kapcsolási csoportjai.
  • Háromfázisú transzformátorok.
  • Váltakozóáramú tekercselések.
  • Az indukált feszültségek számítása.
  • Aszinkrongépek állandósult üzem.
  • Aszinkrongépek indítása.
  • Szinkrongépek állandósult üzem.
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás: hagyományos előadás, számítógépi prezentációk, szimulációk.Gyakorlatok: az előadások megfelelő fejezeteihez illeszkedő példamegoldó gyakorlatok.
10. Követelmények

a.          A szorgalmi időszakban: Jelenlét az előadásokon és a gyakorlatokon a TVSZ szerint. Két zárthelyi teljesítése.

b.         Az aláírás megszerzésének feltételei: a megengedettnél nem több hiányzás (TVSZ szerint). A két zárthelyi egyenként legalább elégséges szintű teljesítése.

c.          A vizsgaidőszakban: A vizsga szóbeli. A vizsgajegy a zárthelyi dolgozatok osztályzatainak átlaga (1/3), valamint szóbeli vizsgán kapott osztályzat (2/3) súlyozott átlaga.

A tárgyhoz tartozó kreditpontok megszerzésének feltétele: legalább elégséges (2) vizsgajegy.

11. Pótlási lehetőségek A zárthelyi dolgozatok pótlására vagy javítására a szorgalmi időszakban egy-egy pótzárthelyi alkalmat, egy zárthelyi pótlására vagy javítására egy alkalmat biztosítunk a pótlási héten. A vizsgaidőszakban pótlási lehetőség nincs.
12. Konzultációs lehetőségek Heti egy alkalommal, igény és egyeztetés szerint.
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom  

·          Az előadások Power-point anyaga.

·          Retter Gy.: Villamosenergia-átalakítók. I. 51440. Műegyetemi Kiadó. Budapest, 1994. 416 oldal.

·          Retter Gy.: Villamosenergia-átalakítók. II. 51444. Műegyetemi Kiadó. Budapest, 1994. 296 oldal.

·          Németh Károly, Láday Ödön: Villamos energia-átalakítók (Példatár) 51122 Műegyetemi Kiadó. Budapest, 412 oldal.

·          Karsai Károly, Kerényi Dénes, Kiss László: Nagytranszformátorok, Műszaki könyvkiadó, Budapest 1973.. 461 oldal

·          Halász Sándor: Villamos hajtások, Egyetemi tankönyv.

 A tárgy WEB oldala: http://www.supertech.bme.hu/oktatas/vg_alk/index.html
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra

56
Félévközi készülés órákra10
Felkészülés zárthelyire20
Felkészülés laboratóriumi gyakorlatra0
Házi feladat elkészítése0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
Konzultáció14
Vizsgafelkészülés20
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
Dr. Vajda Istvánegyetemi tanárVET
Dr. Veszprémi Károlyegyetemi docensVET
Németh Károlycímzetes docensVET