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

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Villamos szigetelések és kisülések

    A tantárgy angol neve: Electrical Insulations and Discharges

    Adatlap utolsó módosítása: 2024. január 17.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    MSc

    villamosmérnöki 
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIVEMA19   3/1/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Tamus Zoltán Ádám,
    4. A tantárgy előadója
    Dr. Berta István, professor emeritus, Villamos Energetika Tanszék 
    Dr. Tamus Zoltán Ádám, egyetemi docens, Villamos Energetika Tanszék 
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít -
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM
    (TárgyEredmény( "BMEVIVEMA14", "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIVEMA14", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

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

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

    Ajánlott:
    -
    7. A tantárgy célkitűzése A villamosmérnöki tudományok egyik klasszikus ágának számít a villamos szigeteléstechnika. Azonban a XXI. század új lendületet adott a területnek, mivel a legtöbb alkalmazás egyre különlegesebb igénybevételeknek ellenálló szigetelések és a szigetelőanyagok alkalmazását igényli. Ezen kihívásokra válaszul megjelentek a különleges polimerek, azok kompozitjai valamint a nanokompozit polimerek, mivel kiderült, hogy a polimerek előnyös tulajdonságai nanoméretű anyagok megfelelő adagolásával tovább javíthatók. A kurzus során hallgatóságot megismertetjük a villamos szigetelőanyagokban és szigetelésekben lezajló villamos folyamatokkal. Áttekintjük a dielektromos polarizáció jelenségét különböző anyagokban, továbbá az elemi folyamatokat leíró modellek alapjait. Bemutatjuk a villamos kisülések és a villamos szilárdság letörésének folyamatát különböző halmazállapotú szigetelőanyagokban. Mind a kisülési, mind a dielektromos folyamatok esetén bemutatjuk a gyakorlati vonatkozásokat, a villamosmérnöki tudományok azon területeit ahol a szigeteléseket extrém villamos és környezeti igénybevételek érik. 
    8. A tantárgy részletes tematikája
    Előadások:
    A villamos szigeteléstechnika alapjai, a szigetelések alaptípusai és a villamos szilárdság letörése. Az átalakuló energetika szigeteléstechnikai problémái. 
    Szigetelőanyagok villamos erőtérben, rétegzett szigetelések, dielektromos refrakció és jelentősége a szigetelésekben, térvezérlés megoldásai. Kompozit szigetelőanyagok 
    Dielektromos polarizáció: a térjellemző mennyiségek és a töltések kapcsolata. A polarizáció makro és mikrojellemzői. A polarizálhatóság. 
    Elemi polarizációs folyamatok I.: Elektronpolarizáció és modelljei. A Clausius-Mossotti összefüggés. Az ioneltolódási polarizáció  
    Elemi polarizáció folyamatok II.: a hőmérsékleti orientációs polarizáció és a hőmérsékleti ionpolarizáció 
    A dielektromos válasz-függvény és tulajdonságai, idő és frekvencia tartományban.  
    A dielektromos válasz mérése idő és frekvenciatartományban, áram- és feszültségméréssel. A dielektromos válasz kapcsolata szigetelés állapotával 
    A villamos kisülések kialakulása gázokban (az ütközési, foto- és hőionozás kialakulása, törvényszerűségei), villamos ív. A töltéshordozókat termelő és fogyasztó fizikai folyamatok.  
    Részleges kisülések: koronakisülések (elektronlavina, pamatos kisülés, csatorna kisülés), üregkisülések, kúszókisülések, villámszerű kisülések. Teljes kisülések: átütés és átívelés, szikrakisülés, villamos ív.  
    Az elektrosztatikus kisülések (fojtott szikrakisülések, terjedő kisülések, lerakódott porréteg felületén fellépő kisülések). A kisülések okozta káros hatások (tüzek, robbanások, ESD). A kisülések ipari alkalmazása. 
    Átütési folyamatok kialakulása szigetelő folyadékokban. Nagy tisztaságú és technikai tisztaságú folyadékok átütése. 
    A villamos szilárdság letörése szilárd szigetelőanyagokban. Villamos átütés esetei: intrinsic átütés, elektromechanikai átütés, hő-villamos átütés, villamos öregedés 
    Az átütés statisztikus elmélete, a feszültségigénybevétel és az időtartam hatása a villamos szilárdságra 
     
    Gyakorlatok: 
    Villamos erőterek számítása, rétegzett elrendezések villamos erőtere, szigetelések méretezése 
    Nemesgázok dielektromos állandójának számítása különböző modelleken (elektroneltolódási polarizáció), a Clausius-Mossotti összefüggés alkalmazása 
    Ionkristályos anyagok dielektromos állandója, optikai tartományban és kis frekvencián. Az ioneltolódási polarizáció időállandójának meghatározása 
    Szigetelések villamos modelljének meghatározása, a dielektromos válaszfüggvény interpretációja mérések eredménye alapján 
    Gázok átütésének analitikus modellezése, a Paschen-görbe számítása nemesgázok esetén 
    Kisülések energiájának számítása, mérési eredmények interpretációja.  
    Elektrosztatikus feltöltődések kialakulása és feltöltődést korlátozó tényezők hatásának vizsgálata tipikus elrendezéseken  
    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Heti 3 előadás és kéthetente 2 gyakorlat 
    10. Követelmények
    Szorgalmi időszakban: egy zárthelyi sikeres teljesítése 
    Vizsgaidőszakban:Írásbeli vizsga, szóbeli javítási lehetőséggel 

    11. Pótlási lehetőségek A zárthelyi első pótlására a szorgalmi időszakban, második pótlására különeljárási díj ellenében a pótlási héten biztosítunk alkalmat. 
    12. Konzultációs lehetőségek Konkrét konzultációs alkalmakat a hallgató által jelzett igény alapján és időpont egyeztetést követően biztosítunk. 
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
    Safa Kasap: Principles of Electronic Materials and Devices, 4th Edition, McGraw Hill, 2018 
    Gorur Govinda Raju: Dielectrics in Electric Fields, 2nd Edition, CRC Press, 2016 
    Kwan Chi Kao: Dielectric Phenomena in Solids, Elsevier, 2004 
    Horváth - Csernátony : Nagyfeszültségű Technika. Tankönyvkiadó, Budapest, 1986. 
    Németh - Horváth: Nagyfeszültségű szigeteléstechnika Tankönyvkiadó, Budapest, 1990. 
    Horváth - Berta - Pohl: Elektrosztatikus feltöltődések, Műszaki Kiadó, Budapest, 1984. 
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra14
    Felkészülés zárthelyire20
    Házi feladat elkészítése-
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása20
    Vizsgafelkészülés40
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Dr. Berta István, professor, emerizus, VET 

    Dr. Tamus Zoltán Ádám, egyetemi docens, VET