Elektronika és alkalmazások

Előadások:

1. Teljesítményelektronika

1.1.Teljesítményelektronikai alapok

1.1.1 Induktivitás és kapacitás, mint teljesítményelektronikai elem.

1.1.2  Az előadások során a hallgatók megismerkednek a teljesítményelektronikában alkalmazott főbb félvezető típusokkal, kiválasztási szempontjaival és alkalmazási területeivel.

1.2. Hálózati kommutációs egyenirányító kapcsolások vizsgálata

1.2.1 Végtelen kapacitás, végtelen induktivitás és természetes kommutációs pont fogalmának bevezetése és a hálózati kommutáció folyamatának ismertetése. Egyenirányító és inverter üzem feltételeinek meghatározása.

1.2.2 1F1U2Ü egyenirányító felépítésének és működésének ismertetése kapacitív és induktív szűrésű terhelés esetén. A kimeneti feszültség középértékének és az egyenirányító diódák igénybevételeinek meghatározása a hálózati paraméterek ismeretében.

1.2.3 1F2U2Ü egyenirányító felépítésének és működésének ismertetése kapacitív és induktív szűrésű terhelés esetén. A kimeneti feszültség középértékének és az egyenirányító diódák igénybevételeinek meghatározása a hálózati paraméterek ismeretében.

1.2.4 3F1U3Ü egyenirányító felépítésének és működésének ismertetése kapacitív és induktív szűrésű terhelés esetén. A kimeneti feszültség középértékének és az egyenirányító diódák igénybevételeinek meghatározása a hálózati paraméterek ismeretében.

1.2.5 3F2U6Ü egyenirányító felépítésének és működésének ismertetése kapacitív és induktív szűrésű terhelés esetén. A kimeneti feszültség középértékének és az egyenirányító diódák igénybevételeinek meghatározása a hálózati paraméterek ismeretében. Harmonikus szabály ismertetése, hálózati áram harmonikusainak meghatározása négyszög hullámformájú áram esetében.

1.3. Váltakozóáramú szaggatókapcsolások vizsgálata

1.3.1 Egyfázisú váltakozóáramú szaggató működésének vizsgálata ohmos terhelés esetén. Kivezérelhetőség, kimenő feszültség és kimenő áram effektív értékének, valamint a hálózatból felvett hatásos teljesítmény gyújtásszögtől való függésének analitikus meghatározása.

1.3.2 Egyfázisú váltakozóáramú szaggató működésének vizsgálata induktív terhelés esetén. Kivezérelhetőség, kimenő feszültség és kimenő áram effektív értékének, valamint a hálózatból felvett meddőteljesítmény gyújtásszögtől való függésének analitikus meghatározása. Folyamatos és szaggatott áramvezetés feltételeinek ismertetése.

1.3.3 Egyfázisú váltakozóáramú szaggató működésének vizsgálata kapacitív terhelés esetén. Kivezérelhetőség, kimenő feszültség és kimenő áram effektív értékének, valamint a hálózatból felvett meddőteljesítmény gyújtásszögtől való függésének analitikus meghatározása. A gyakorlatban alkalmazott váltakozóáramú szaggatókapcsolásra épülő meddőteljesítmény kompenzátorok működésének ismertetése.

1.4 Egyenáramú szaggatókapcsolások vizsgálata

1.4.1 Galvanikusan csatolt feszültségcsökkentő DC/DC átalakító üzemviszonyainak ismertetése folyamatos áramvezetés esetén, a kapcsolásban szereplő elemek méretezése és kiválasztása.

1.4.2 Galvanikusan csatolt feszültségnövelő DC/DC átalakító üzemviszonyainak ismertetése folyamatos áramvezetés esetén, a kapcsolásban szereplő elemek méretezése és kiválasztása.

1.4.3 Galvanikusan csatolt feszültség csökkentésre és növelésre is alkalmas DC/DC átalakító üzemviszonyainak ismertetése folyamatos áramvezetés esetén, a kapcsolásban szereplő elemek méretezése és kiválasztása.

1.4.4 Feszültségnövelő DC/DC átalakítóra épülő hálózatbarát egyenirányító üzemviszonyainak vizsgálata. A hálózati áramfelvétel és harmonikus áramok összehasonlítása a kapacitív és induktív szűrésű diódás egyenirányítóval.

1.5. DC/AC átalakító kapcsolások (inverterek) vizsgálata

1.5.1 Impulzusszélesség modulációs módszerek ismertetése, ellenütemű és eltolt vezérlés összehasonlítása.

1.5.2 Egyfázisú hídkapcsolású inverter működésének vizsgálata ohmos terhelés esetén. Kimenő feszültség változtatás lehetőségeinek meghatározása ellenütemű és eltolt vezérlés használata esetén.

1.5.3 Egyfázisú hídkapcsolású inverter működésének vizsgálata induktív terhelés esetén. Kimenő feszültség változtatás lehetőségeinek meghatározása ellenütemű és eltolt vezérlés használata esetén.

1.5.4 Egyfázisú hálózatra kapcsolt inverter működésének vizsgálata. Hálózati L-C szűrő paramétereinek meghatározása, hálózati soros és párhuzamos rezonancia kialakulásának feltételei. Inverter és egyenirányító üzem kialakulásának feltételei, hálózati meddőteljesítmény kompenzálási lehetőségek ismertetése és összehasonlítása a váltakozóáramú szaggatón alapuló meddőteljesítmény kompenzálási lehetőségekkel.

1.5.5 Háromfázisú hídkapcsolású inverter működésének vizsgálata ohmos terhelés esetén. Gyakorlatban alkalmazott modulációs módszerek ismertetése.

2. Alkalmazási területek, villamosenergia-minőség

2.1. A villamos energiaelosztás jellemzői

A magyar villamosenergia-rendszerben alkalmazott feszültségszintek. A csillagpont-kezelés módszerei. A villamosenergia-rendszer elemeivel és azok helyettesítő képei.

2.2. Villamosenergia-minőség

2.2.1. Feszültségszabályozás

Az előadás a feszültségesés tárgyalásával kezdődik, ezt követően a feszültségszabályozás eszközeit és a transzformátor-szabályozás alapjait ismerhetik meg a hallgatók.

2.2.2. Meddőkompenzálás

Fogyasztói teljesítménytényező. Meddőkompenzálási módszerek. Kondenzátorok bekapcsolásakor fellépő jelenségek.

2.2.3. Zárlati áramkorlátozás

Középfeszültségű hálózatok különböző zárlati áramkorlátozási módszerei.

2.2.4. Feszültség mérése

Szabványosított feszültség-jellemzők, azok mérési és kiértékelési módszerei.

2.2.5. Feszültségletörés

Feszültségletörés. Feszültségletörés terjedése, korlátozási és kompenzálási módszerei.

2.2.6. Felharmonikusok

Felharmonikusok keletkezési, terjedési jellemzői. Passzív, aktív és hibrid felharmonikus szűrés.

2.2.7. Villogás

A villogás keletkezési, terjedési jellemzői. A villogás hatásának csökkentési lehetőségeit.

2.2.8. Szünetmentes energiaellátás, energiatárolás

A villamosenergia-ellátás rendelkezésre állása. Szünetmentes energiaellátási és energiatárolási lehetőségek.

Gyakorlatok:

1. Bevezető gyakorlat

A gyakorlaton egyszerű számítási feladatokkal gyakorolják be a hallgatók villamos számítások alapjait.

2. Egyenirányítók

A gyakorlaton a hallgatók ipari alkalmazásokon keresztül megismerkednek a hálózati kommutációs egyenirányító kapcsolásokkal méretezési lépéseivel, valamint az egyenirányítóba építendő félvezető eszközök maximális igénybevételeinek meghatározásával kapacitív és induktív szűrésű egy és háromfázisú egyenirányítók esetén.

3. Váltakozó- és egyenáramú szaggatók

A gyakorlaton a hallgatók ipari alkalmazásokon keresztül megismerkednek a váltakozóáramú és egyenáramú szaggatók méretezési lépéseivel, a beépítendő félvezetők, induktív valamint kapacitív elemek igénybevételének meghatározásával.

4. Inverterek

A gyakorlaton a hallgatók ipari alkalmazásokon keresztül megismerkednek az egy és háromfázisú inverterek és hálózatbarát egyenirányítók méretezési lépéseivel, a beépítendő félvezetők, induktív valamint kapacitív elemek igénybevételének meghatározásával.

5. Hálózatszámítás, meddőkompenzálás

A gyakorlaton a hallgatók megismerkednek a villamosenergia-rendszer helyettesítő képének számítási módszerével. Ezt követően a meddőkompenzálás számítása következik.

6. Kondenzátor, zárlati áramkorlátozás

A gyakorlaton a hallgatók a kondenzátor bekapcsolási áramlökésének számítását, és a zárlati áramkorlátozó hatásának vizsgálatát, méretezését gyakorolják.

7. Felharmonikusok

A gyakorlaton a hallgatók megismerkednek a passzív felharmonikus-szűrők méretezésével. Ezt követően a hátralévő időben az addigra már lezajlott második zárthelyi számítási feladatinak típushibái következnek.

Laboratóriumi mérések:

1. Impulzusszélesség modulált tápegység vizsgálata (AUT)

A mérés során a hallgatók megismerkednek az impulzusszélesség modulációval és az impulzusszélesség modulált tápegységek üzemviszonyaival. A mérés a két előre megépített feszültségnövelő és feszültségcsökkentő tápegységen kerül végrehajtásra. A mérés első részében a hallgatók az előadáson hallott ismeretek alapján oszcilloszkóp segítségével megvizsgálják az adott kapcsolás feszültség és áram időfüggvényeit folyamatos áramvezetési esetre. A mérés második részében pedig a mérésvezető segítségével megismerkednek egy speciális üzemállapot az úgynevezett szaggatott áramvezetés üzemviszonyaival és az általa okozott problémákkal.

2. AC/DC átalakítók vizsgálata (AUT)

A mérés során a hallgatók megismerkednek az elektronikában leggyakrabban alkalmazott egyenirányító kapcsolások üzemviszonyaival. A mérés a két előre megépített 1f1u2ü és 1f2u2ü (Graetz) kapcsolású egyenirányító mérőpaneleken kerül végrehajtásra. A mérés első részében a hallgatók az előadáson hallott ismeretek alapján oszcilloszkóp segítségével megvizsgálják az adott kapcsolás feszültség és áram időfüggvényeit induktív szűrést feltételezve. A mérés második részében pedig a mérésvezető segítségével megismerkednek a kapacitív szűrés módszerével és üzemviszonyaival és összehasonlító méréseket végeznek a két fajta szűrés előnyeinek és hátrányainak a meghatározására.

3. AC/AC átalakítók vizsgálata (AUT)

A mérés során a hallgatók megismerkednek a tirisztorok valamint az egyfázisú váltakozó áramú szaggatók üzemviszonyaival. A mérés a két előre megépített váltakozó áramú szaggatókapcsoláson kerül végrehajtásra. A mérés első részében a hallgatók az előadáson hallott ismeretek alapján oszcilloszkóp segítségével megvizsgálják az adott kapcsolás feszültség és áram időfüggvényeit valamint a teljesítmények gyújtásszögtől való függését Ohmos illetve soros R-L terhelés esetén. A mérés második részében pedig a mérésvezető segítségével megismerkednek az AC szaggató kapcsolás kapacitív terhelésű üzemviszonyaival és a kapacitások kapcsolása során felmerülő problémákkal.

4. Fogyasztók hálózati visszahatása (VET)

A hallgatók a gyakorlatban is megismerkednek a kisfeszültségű fogyasztók hálózati visszahatásának – ezen belül a villogás és a felharmonikusok terjedésének – kérdéskörével. A mérés első részében egy mintahálózaton végzett számításokkal igazolják az elméletben, az előadásokon tanultakat. A második rész során egy épített teszthálózaton vizsgálják a periodikusan ki-bekapcsolt fogyasztó által okozott villogási jelenséget, majd összehasonlítják a hagyományos izzó és a kompakt fénycsövek áram spektrumát, következtetéseket vonnak le a felharmonikusok terjedéséről.

5. Felharmonikus szűrés (VET)

A mérés során egy fizikai modellel megvalósított háromfázisú egyenirányító okozta feszültség torzítás 5. és 7. harmonikusának csökkentésére terveznek passzív szűrőt. A modell hálózati elemeit előzetesen házi feladatban kell kiszámítani. A mérés során megtanulnak fázistényezőt javítani, és ismert kondenzátor érték mellett a Thomson-képlet alkalmazásával soros rezgőkört tervezni.