Teljesítményelektronikai berendezések

A tantárgy angol neve: Power Electronic Devices

Adatlap utolsó módosítása: 2006. július 1.

Tantárgy lejárati dátuma: 2015. január 31.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak

Műszaki Informatika Szak

Választható tárgy

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIAU4044 8. 4/0/0/v 5 1/1
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Varjasi István,
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Kárpáti Attila

Egyetemi docens

Automatizálási

Dr. Varjasi István

Egyetemi docens

Automatizálási

Dr. Berta István

Egyetemi docens

Nagyfesz.Tech.és Ber.

Dr. Koller László

Egyetemi docens

Nagyfesz.Tech.és Ber.

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Elektronika, Szabályozástechnika, Villamosenergetika

6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:

Kötelező: Elektronikus átalakítók, Villamosgépek, Villamos készülékek és hálózatok.

7. A tantárgy célkitűzése

Olyan ismeretek átadása, melynek birtokában a hallgatók alkalmassá válnak a teljesítményelektronikában alkalmazott átalakító-kapcsolások tervezésére, valamint ezek felhasználásával komplex berendezések kialakítására, üzemeltetésére, zavarmentesítésük

megoldására. Néhány új korszerű átalakító-kapcsolás kialakítása, jellemzői. Speciális felhasználási területek: elektronikus meddőkompenzálás, szünetmentes energiaellátó rendszerek, a villamos energia hőtechnikai felhasználása, az elektrostatika gyakorlati felhasználása.

8. A tantárgy részletes tematikája

Közbenső középfrekvenciás kört tartalmazó DC-DC átalakítók. Nagy egyenfeszültségek-

(pl,. röntgengenerátorok)- és nagy egyenáramok- (pl. galván tápegységek)- előállítása.

Szinuszos áramfelvételű és szinuszos kimenő áramú, változtatható frekvenciájú, rezgőkörös AC-AC átalakítók.

Elektronikus kompenzáló berendezések, (alapharmonikus meddőkompenzálás és felharmonikus szűrés, teljes kompenzálás, hálózati feszültség kondicionálás, egységnyi teljesítménytényezőjű egyenirányító kapcsolások).

Egyenáramú és váltakozóáramú, szünetmentes energiaellátó rendszerek.

Napelemes energiaellátó rendszerek és átalakítói.

Teljesítményelektronikai berendezések védelmei: Túlfeszültség-, túláram- és túlterhelés elleni védelem, snubber körök.

Teljesítmény-félvezetők meghajtó áramkörei, (tirisztorok, GTO-k, bipoláris tranzisztorok, MOSFET-ek és IGBT-k vezérlése.)

Az átalakító-kapcsolások irányító egységeinek hardware és software felépítése. Hálózati kommutációs áramirányítók és váltakozóáramú szaggatókapcsolások irányítása, (szinkronjel képzés, gyújtásszög vezérlés). Egyenáramú szaggatókapcsolások és váltóirányítók irányítása, (szabályozó- és modulációs módszerek).

Az irányító-berendezés integráltsági fokának megválasztása, (diszkrét, alkalmazásorientált áramkörök, a felhasználó által programozható logikai eszközök).

Az irányító áramkörök zavarvédelme, (az áramkörcsalád megválasztása,árnyékolások, a tápellátás fajtái, galvanikus leválasztás, felületszerelt eszközök).

Kommunikáció, (analóg, párhuzamos, soros, kommunikációs protokollok).

A beállítási paraméterek kezelése, (nem felejtő memóriák).

Teljesítményelektronikai berendezések megbízhatósága. Megbízhatóság-elméleti alapfogalmak. Egyszerű, soros rendszerek megbízhatósága. Tartalékolt rendszerek megbízhatósági számításai. A megbízhatóság és az áramköri tervezés kapcsolata, az áramköri elemek terhelésének hatása a készülék megbízhatóságára. Szünetmentes energiaellátó rendszerek megbízhatósági számításai, az eredő MTBF értéket befolyásoló legfontosabb tényezők.

A villamos energia hőtechnikai felhasználása:

Indukciós hevítés: elektromágneses és hőmérsékleti tér, az induktor-betét rendszer méretezése (impedancia, hatásfok, teljesítménytényező), villamos berendezések (tápforrások, kondenzátorok, illesztő transzformátorok), technológiai alkalmazások (izzítás megalakításhoz, felületi edzés,olvasztás, különleges technológiák.)

Ivfűtés: áram, teljesítményes hatásfok, acélgyártó ívkemencék (felépítés, üzemviszonyok, hálózati visszahatások: felharmónikusok és flicker) egyéb ívfűtés módok.

Dielektromos hevítés: az energiaátalakítás alapjai, kapacitív hevítés ( a kondenzátorbetét rendszer, tápforrások), mikrohullámú hevítés (tápvonalak, magnetron, disszipáló elemek, alkalmazások).

Az elektrosztatika gyakorlati felhasználási lehetőségei: Porleválasztás, ózonfejlesztés, festés, másolás, stb.

EMC alapfogalmak

Zavarforrások: elektromágneses impulzus (EMP) elektromágneses indukció (EMC), elektromágneses villámimpulzus (LEMP), elektrosztatikus kisülés (ESO), nukleáris elektromágneses impulzus (NEMP), rádiófrekvenciás zavarás (RFI).

Érzékenységi szintek: készülékek érzékenysége a különböző zavarforrásokkal szemben.

Csatolási mechanizmusok: galvanikus, kapacitív, induktív csatolások.

Védekezési módszerek: védőeszközök, túlfeszültség-levezetők, hibrid kapcsolások, szűrőkapcsolások, (működési elv, C, L, LC szűrők), földelések, elektromágneses árnyékolás,

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Előadás.

A tárgyhoz laboratóriumi gyakorlatok is tartoznak.

10. Követelmények

a., A félév lezárásának módja: vizsga

b., A szorgalmi időszakban: Egy nagyzárthelyi.

A nagy ZH pótlására vagy megismétlésére órarenden kívül egy alkalmat biztosítunk.

A hiányzásra és annak igazolására a tanulmányi és vizsgaszabályzat megfelelő részei az érvényesek.

Vizsgára az a hallgató bocsátható, aki a nagy ZH-t vagy a pót ZH-t legalább elégséges (2) szinten megírta és teljesítette a tanulmányi és vizsgaszabályzat szerinti kötelezettségeket.

c., A vizsgaidőszakban: Írásbeli vizsga.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Csáki-Ganszky-Ipsits-Marti: Teljesítményelektronika

Műszaki Könyvkiadó

Csáki-Hermann-Ipsits-Kárpáti-Magyar: Teljesítményelektronika

Példatár, Műszaki Könyvkiadó

Heumann-Stumpe: Tirisztortechnika, Műszaki Könyvkiadó

J. Schacfer: Rectifier Circuits. John Wileq and Sons 1965.

Th. Wasserrab: Schaltungslehre der Stromrichtertechnik

Springer Verlan

Mohan-Undeland-Robbins: Power Electronics

John Wiley and Sons 1989.

B.W. Williams: Power Electronics 1992.

TSZMK. Spork: Ipsits Imre: Teljesítményelektronik mérési útmutató

TK. 1984. J5-1156

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Kárpáti Attila

Egyetemi docens

Automatizálási

Dr. Varjasi István

Egyetemi docens

Automatizálási

Dr. Berta István

Egyetemi docens

Nagyfesz.Tech.és Ber.

Dr. Koller László

Egyetemi docens

Nagyfesz.Tech.és Ber.