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

Az elektromágneses tér jelenségei, fogalmai és törvényei, az elektrotechnikában alkalmazott vezető-, szigetelő- és mágneses anyagok tulajdonságai, a hálózatelmélet alapjai, a hálózatanalízis módszerei.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

A hallgatók szerezzék meg az elektrotechnika témakörével kapcsolatos alapismereteket.  Megalapozza a Villamos Energetika tárgyat és egyben elméleti és gyakorlati megalapozás azok részére, akik a Villamos energetika szakirányon folytatják a tanulmányaikat.

Mindezeket az alábbi ismeretek átadásán keresztül éri el: 

Az elektrotechnika alapjai. Az elektrotechnikai gyakorlatban alkalmazott számítási módszerek. A bemutatott módszerek alkalmazása gyakorlati példák megoldásával. Az egy- és háromfázisú transzformátorok működése, szimmetrikus állandósult állapotának vizsgálatára alkalmas alapvető módszerek. Az alapvető elektromechanikai átalakítók mágneses terének megismerésére alapozva ezek működési elveinek elsajátítása. A teljesítményelektronika és a villamos hajtástechnika alapjai. A villamos áramkörök, gépek, teljesítményelektronikai egységek működését szimuláló programok, alkalmazási példákkal. Az elektrotechnika környezetvédelmi vonatkozásai, az elektromágneses összeférhetőség alapjai. A villamos biztonságtechnika és az érintésvédelem. A villamos energia alapvető tárolási módszerei és eszközei. Az elektrotechnika korszerű és a jövőben várható lényeges alkalmazásai. 

A) Az előadások tematikája

Az elektrotechnika alapjai (2 előadás)

Történeti áttekintés. A villamosság, mint jel- és energiahordozó (frekvenciatartományok, feszültség- és teljesítményszintek). Áramnemek, többfázisú rendszerek. A többfázisú rendszerek előnyei, a háromfázisú rendszerek tárgyalása.

Gyakorlati áramkör-számítási technikák és konvenciók (2 előadás)

A hatásos, meddő és látszólagos teljesítmények értelmezése és számítása egy- és háromfázisú rendszerekben. Számítások pillanatértékekkel és fazorokkal. A pozitív vonatkozási irányok, és a teljesítmény-előjelek értelmezése. Csillag-háromszög átalakítás. A névleges értékek fogalma. Viszonylagos egységek. Példamegoldás.

Villamosenergia-átalakítók gyakorlati számítási módszerei (2 előadás)

Mágneses terek számítási módszerei: mágneses körökön alapuló számítások, mágneses és villamos áramkörök analógiája. A szimmetrikus összetevők módszerének alapjai. A háromfázisú vektorok módszere. A háromfázisú vektorok fizikai bevezetése, az alkalmazás feltétele. Példamegoldás.

A transzformátorok működése (3 előadás)

A ferromágneses anyagok tulajdonságai. A hiszterézis- és az örvényáramú vasveszteség. Az energiaátviteli transzformátorok működése, az indukált feszültség számítása. A gerjesztések egyensúlyának törvénye. A gerjesztés– és a teljesítmény–invariancia elve és alkalmazása. A transzformátor helyettesítő kapcsolása, a paraméterek redukálása. Fazorábra. Üresjárási, terhelési és rövidzárási állapot. A drop fogalma. A transzformátor terhelési fazorábrája. Háromfázisú transzformátorok felépítése, a tekercsek kapcsolása, óraszám, párhuzamos kapcsolás. Példamegoldás.

Az elektromechanikai átalakítók mágneses tere (2 előadás)

Villamos gépek mágneses mezői: állandó, lüktető és forgó mezők. Forgó mező létrehozása többfázisú tekercsrendszerrel. Nyomatékképzés elektromechanikai átalakítókban. A frekvencia–feltétel. Szinuszos mezőeloszlás létrehozása.

Az alapvető elektromechanikai átalakítók működési elvei (5 előadás)

A háromfázisú szinkron gép felépítése és működési elve. Az állandósult nyomaték kialakulásának feltétele. A szinkron fordulatszám. Hengeres forgórészű szinkron gép helyettesítő kapcsolásának származtatása. A pólusfeszültség, az armatúrafeszültség és a szinkron reaktancia. Háromfázisú aszinkron gép felépítése, az állandósult nyomaték kialakulásának feltétele. Csúszógyűrűs és kalickás forgórész. A szlip fogalma. A működés elve, a helyettesítő kapcsolás származtatása. Az egyenáramú gép felépítése és működési elve. Az elektronikus kommutáció elve. Mozgásszabályozásokban használt villamos gépek (állandó mágneses forgógépek).

Teljesítményelektronikai és villamos hajtástechnikai alapok (3 előadás)

Teljesítményelektronikai alapok: egy- és háromfázisú konverteres és inverteres kapcsolások analízise. Villamos hajtások alapjai; indítás, fékezés, fordulatszám változtatás.

Számítógéppel segített szimuláció az elektrotechnikában (2 előadás)

Új villamosipari termékek tervezésének elvei és módszerei. Villamos áramkörök, gépek és teljesítményelektronikai egységek működését szimuláló programok alkalmazása gyakorlati elektrotechnikai problémák megoldására. Példamegoldás.

Elektrotechnikai környezetvédelem (1 előadás)

Az elektromágneses összeférhetőség (EMC) alapjai. Kis- és nagyfrekvenciás hatások, elektrosztatikus kisülés, elektromágneses impulzusok. Élettani hatások. A technikai és természetes környezet kölcsönhatásai.

Villamos biztonságtechnika és érintésvédelem (2 előadás)

Az érintésvédelem alapjai. Érintésvédelmi módszerek. A határértékek előírásrendszere. Érintésvédelmi rendszerek alapjainak bemutatása. Érintésvédelmi mérések.

A villamos energia tárolásának lehetőségei (1 előadás)

Kémiai, villamos, mágneses és mechanikai energiatárolási lehetőségek, alkalmazási példák. Tüzelőanyag-cellák működési elve, fajtái, tulajdonságai; tüzelőanyag-cellás rendszerek felépítése és alkalmazási területei.

Elektrotechnikai alkalmazások és fejlődési trendek (2 előadás)

A fenntartható fejlődés követelményei. Az alternatív energiák elektrotechnikai alkalmazásai. Alternatív energiaforrású villamos járművek. Új anyagok és technológiák elektrotechnikai alkalmazása. Környezetkímélő és energiatakarékos elektrotechnológiák. A szupravezetők elektrotechnikai alkalmazásai.

B) A laboratóriumi gyakorlatok tematikája 

·         Nagyfeszültségű kisülések és átütési szilárdság vizsgálata

·         Érintésvédelem

·         Mágneses jelenségek, a transzformátor működése

·         Villamos forgógépek működési elvei

·         Nemkonvencionális energiaátalakítók

Előadás: hagyományos előadás, számítógépi prezentációk, esettanulmányok, szimulációk, példamegoldások. Laboratóriumi gyakorlatok: az előadások megfelelő fejezeteihez illeszkedő öt gyakorlat.

a) A szorgalmi időszakban:

Jelenlét az előadásokon a TVSZ szerint.

Kettő zárthelyi sikeres (legalább elégséges szintű) teljesítése.

Öt mérési feladat sikeres (legalább elégséges szintű) teljesítése. 

b) A vizsgaidőszakban: ------------

c) A félév lezárásának módja: félévközi jegy.

A félévközi jegyet a zárthelyi dolgozatok (kétszeres súllyal) és a laboratóriumi gyakorlatok (egyszeres súllyal) osztályzatainak súlyozott átlagából számítjuk.

A végjegy számítása:

1. A sikeres (mindkettő legalább 40%-kal) ZH-kból elért pontszámok összegződnek, ebből százalékot képzünk.

2. Az öt sikeres mérés (mind az öt legalább 2-es) eredményeiből átlagot számítunk egy tizedes jegyre kerekítve, majd ebből is százalékot képzünk.

3. A zh-k százalékát 2/3-os, a mérések százalékát 1/3-os súllyal vesszük figyelembe a végjegy kialakításánál, az alábbi táblázat szerint:

A szorgalmi időszakban egy mérés pótlását biztosítjuk.

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

Heti egy alkalommal, egyeztetés szerinti időpontban.

Vajda István (szerk.): Elektrotechnika. Egyetemi jegyzet. Előkészületben. Elektronikus változata a tárgy honlapján elérhető.

Ajánlott angol nyelvű tankönyv: Theodore Wildi, Electrical Machines, Drives, and Power Systems, Fifth Edition, Prentice Hall: Upper Saddle River, New Jersey, Columbus, Ohio (USA), 886 pp (2002)

1.      A programban résztvevő hallgatóknak szeparált laboratóriumi foglalkozást tartunk (külön csoportokat alakítanak). A laboratóriumi foglalkozások anyaga a törzsanyag szempontjából nem tér el a programban nem résztvevő hallgatókétól. Az eltérések az alábbiakban foglalhatók össze:

o    A laboratóriumi foglalkozások során személyreszóló feladatokat kapnak.

o   Ahol lehetséges, a mérési kapcsolást, elrendezést önállóan kell kialakítaniuk.

2.     Külön szorgalmi feladatok meghirdetése a teljes hallgatóságnak.

o    Ez a feladat nem számít bele a félévközi jegybe, kizárólag IMSc pontok szerezhetők vele, nemcsak a programban résztvevő hallgatók részéről.

IMSc pontokat a hallgatók a beadott szorgalmi feladatokra és a zárthelyiben szereplő külön (extra) feladatok megoldására kaphatnak a következők szerint:

Általános szabályok:

A tárgy követelményeinek teljesítése során összesen 25 IMSc pont (IP) szerezhető.

IP csak akkor szerezhető, ha a félévközi jegy jeles.

Az IPok nem befolyásolják a félévközi jegy értékét.

Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.

Az IP pontok számítása:

3 szorgalmi feladat: mindegyike maximum 5 IP. (max 3x5)

Mindkét zárthelyin (akár normál, akár pót) egyegy

extra feladat szerepel IP szerzése céljából. Mindegyikkel 5 IP

szerezhető (max 2x5). Az IPok nem befolyásolják a zárthelyi értékelését.