Dr. Veszprémi Károly, egyetemi tanár, Villamos Energetika Tanszék

Horváth Sándor Rajmund, egyetemi tanársegéd, Villamos Energetika Tanszék

A tantárgy célja a villamos forgógépek és hajtások témakörével kapcsolatos azon lényeges szakmai ismeretek oktatása, amelyek a Fenntartható Villamos Energetika specializáción tanuló és a későbbiekben ezen a szakterületen elhelyezkedni szándékozó villamosmérnök hallgatóknak szükségesek. A tantárgy az üzemi állapotok tanulmányozásán keresztül bemutatja a gyakorlatban alkalmazott modellezési és számítási módszereket, továbbá közvetíti a villamos forgógépes rendszerek üzemeltetésével kapcsolatos átfogó szakmai ismereteket. Tárgyalja a jellegzetes és a korszerű, valamint a jövőben várható alkalmazásokat. Elméleti és gyakorlati megalapozást nyújt azok részére, akik MSc képzésben e területen folytatják tanulmányaikat. Célja az elektromechanikus energiaátalakítás alapelveinek, a legfontosabb villamos forgógép-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 és a villamos hajtástechnika alapjainak és jellegzetes alkalmazásainak bemutatása.

Villamos gépek: 

Forgógépek tekercselései, erő- és nyomatékszámítás, nyugalmi és mozgási indukálás

Heteropoláris gépek erő- és nyomatékszámítása az elektromágneses rendszerekben. Villamos forgógépek koncentrált és hornyokban elosztott tekercseinek kialakítása, a tekercsekben indukálódó feszültség számításának részletei. A feszültségszint, a horonyalak és az alkalmazható szigetelési rendszer összefüggései. A tekercsekben folyó áram által létesített légrésmező (főmező) és szórási mező modellezése. A forgómezős tekercselések tervezésének alapjai. Villamos és mágneses igénybevételek meghatározása. (1 hét)

Szinkron gépek

A hengeres forgórészű és a kiálló pólusú szinkron gép koncentrált paraméterű helyettesítő áramköre és nyomatékképzése. Motoros és generátoros üzemállapot. Statikus stabilitás, terhelhetőség, a gerjesztés szabályozásának célja és folyamata. Járulékos veszteségek modellezése. Reluktancia elvű, állandómágneses és hibrid forgórész topológiák. Szinkron lineáris motorok. (1,5 hét)

Aszinkron gépek

Az indukciós gép koncentrált paraméterű helyettesítő áramköre és nyomatékképzése. Analógiák a transzformátor helyettesítő áramkörével. Mélyhornyú és kétkalickás forgórészű gépek. A kalickás és a tekercselt forgórész összehasonlítása. A térbeli felharmonikusok hatása. Indítási és fordulatszám változtatási módszerek. Járulékos veszteségek modellezése. Egyfázisú és segédfázisos tekercselésű gépek. Aszinkron lineáris motorok. (1,5 hét)

Egyenáramú gépek

Egyenáramú gép armatúratekercselései. Gerjesztőtekercs és állandómágneses pólusok kialakítása. A nyomaték- és fluxusképző áramkomponensek elmélete. A segédpólus és a kompenzáló tekercselés szerepe. Mechanikus és elektronikus úton megvalósított kommutáció. Külső, soros, párhuzamos és vegyes gerjesztésű generátorok és motorok jelleggörbéi állandósult üzemállapotban. Motorok indítása és a fordulatszám változtatása. (1 hét)

Korszerű számítási módszerek alkalmazása

A végeselem módszer (FEM) felhasználásának elméleti alapjai az elektromágneses térszámításban (térbeli diszkretizálás hálózási módszerekkel, Poisson egyenlet, Lagrange interpolációs polinomok, Dirichlet és Neumann peremfeltételek). Egyszerű 2D elektromágneses problémák modellezése FEMM szoftverrel, példák forgógépek állandósult állapotának vizsgálatára. (1 hét)

Villamos hajtások

Villamos hajtások kinetikája

Nyomatékok és tömegek átszámítása közös tengelyre. A villamos hajtások mozgásegyenlete. A hajtás stabilitásának feltétele. Időállandók definíciója. (1 hét)

Egyenáramú szaggatóról táplált egyenáramú hajtások

Egy negyedes kapcsolások. Vezérlési módok. Az áramlüktetés vizsgálata.

4/4-es kapcsolás. Vezérlési módok. (2 hét)

Frekvenciaváltós aszinkronmotoros hajtások

A frekvenciaváltók típusai (AC/DC/AC konverziós lánc, DC/AC konverzió). Általános, hálózatról üzemelő hajtások lehetséges felépítése, közvetlen DC betáplálású hajtások. (2 hét)

Kétszintű és háromszintű közbülső egyenáramú körös frekvenciaváltó felépítése. Szabályozáshoz szükséges jelek érzékelése, megvalósítása. Félvezetők vezérlése (Gate driverek, vezérlési holtidő és annak hatása a rendszerre)

Inverter vezérlési módszerek áttekintése, jellemzése és megvalósítása (egyszerű inverter vezérlés, PWM módszerek) (2 hét)

Vektoros leírásmód. Harmonikus analízis. U/f jelleggörbe. Mezőgyengítés. Kitekintés mezőorientált szabályozásokra.  Alkalmazások: járművek, szélgenerátorok. (2 hét)

A gyakorlatok részletes tematikája: 

Mágneses körök modellezése és számítása (1 hét)

Szinkrongépek üzemtani számítása, az armatúratekercs és a gerjesztőtekercs közötti fizikai összefüggéseinek vizsgálata (2 hét)

Aszinkrongépek üzemtani számítása, modellparaméterek meghatározása, hatásuk vizsgálata
 (2 hét)

Egyenáramú gépek üzemtani számítása (1 hét)

Négy negyedes szaggatóról táplált egyenáramú gép: Modellezése. Áram és nyomatéklüktetés számítása (2 hét)

Diódás egyenirányító méretezése, háromfázisú, kétszintű feszültség inverterek közbülső egyenáramú körének méretezése, félvezető méretezése és veszteségszámítása, áram és feszültségérzékelők illesztése szabályozási körökhöz (2 hét)

Park-vektoros leírási mód számítása. Aszinkrongép munkapontok számítása térvektoros leírás segítségével (1 hét)

Előadás: hagyományos előadás, számítógépi prezentációk, szimulációk. 

Szorgalmi időszakban:

Egy zárthelyi legalább elégséges szintű teljesítése (elmélet és példamegoldás) 

Vizsgaidőszakban:

 Írásbeli vizsga.

Előadás anyagok és jegyzetek, a tantárgy Moodle felületén.

Dr. Liska József: Villamos Gépek II.-IV. (Egyetemi tankönyv).

Németh Károly, Láday Ödön: Villamos energia-átalakítók (Példatár).

1)     Külön szorgalmi feladatok meghirdetése a teljes hallgatóságnak.

Ez a feladat nem számít bele a 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) feladat megoldására kaphatnak a következők szerint:

Általános szabályok:

·        A tárgy követelményeinek teljesítése során összesen 25 IMSc pont szerezhető.

·        IMSc pont csak akkor szerezhető, ha az érdemjegy jeles.

·        Az IMSc pontok nem befolyásolják a jegy értékét.

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

Az IMSc pontok számítása:

·        4 szorgalmi feladat: mindegyike maximum 5 IMSc pont. (max 4x5)