1. zh anyaga

Országok listájaHungaryBudapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemVillamosmérnöki és Informatikai KarVillamosmérnökiElektrotechnika Jegyzetek1. zh anyaga

Elektrotechnika I. zh anyag

Kérdések:
A1) Bevezetés
Történeti áttekintés. A villamosság, mint jel- és energiahordozó.
Áramnemek, többfázisú rendszerek. A többfázisú rendszerek elQnyei, a háromfázisú rendszerek tárgyalása
A2)A villamosenergia átalakítás általános elvei és törvényei
A villamos energiaátalakítás folyamata. Az elektromechanikai energiaátalakítás közege. Az elektromechanikai energiaátalakítás törvényei.
A villamos energia-átalakítók osztályozása. Az elektromechanikai rendszerek felépítése.
B1)Közvetlen energiaátalakítók
A közvetlen energia-átalakítók általános jellemzése.
B2)SzupravezetQk és alkalmazásaik
A szupravezetés felfedezése és jelentQs Nobel-díjasai. Az ellenállás eltqnése és a kritikus paraméterek. A Meissner-effektus.
A szupravezetQk osztályozása. II- típusú szupravezetQk, fluxusszál-rendszer, fluxus pinning.
Az alacsony hQmérsékletek elQállítása, a fajlagos hqtQteljesítmény. A szupravezetQs elektrotechnikai alkalmazások osztályozása.
Kidolgozás:
A villamos energiaátalakítás folyamata

Más energia ”! Átalakító ”! Villamos enegria

Konkrétabban:
Mechanikai energia ”! Villamos gép ”! Villamos energia
A nyilak kétirányúak, mert az energiaátalakítás mindkét
irányban megvalósítható egyetlen energiaátalakító
segítségével

A villamos energiatátalakítók törvényei

1. TÖRVÉNY
A villamos gépekben az energiaáramlás iránya megfordítható. Egy és ugyanazon gép, például forgógép, motorként és generátorként is üzemelhet. Ezt nevezzük a villamos gép motoros illetve generátoros üzemének vagy üzemállapotának.
2. TÖRVÉNY
Az energiaátalakítás hatásfoka elvileg elérheti a 100%-os hatásfokot. A gyakorlatban a 100% hatásfok nem valósítható meg, de nagyon megközelíthetQ. Például nagy teljesítményq transzformátorok és erQmqvi generátorok hatásfoka elérheti, sQt egyes esetekben meg is haladhatja a 99,5 % értéket.


3. TÖRVÉNY
Az átalakító mqködése két, egymáshoz képest nyugalomban lévQ: mágneses vagy villamos mezQ kölcsönhatásán alapszik. A gyakorlatban túlnyomó többségben a mágneses terek kölcsönhatásán alapuló villamos energia-átalakítók terjedtek el.

Villamos energia-átalakítók osztályozása


 EMBED ABCFlow 






Az elektromechanikai rendszerek felépítése



A közvetlen energia-átalakítók általános jellemzése

Az ismertebb berendezések közül soroljuk fel az alábbiakat:
- magnetohidrodinamikus (MHD) generátorok,
- elektro-gáz-dinamikus generátorok,
- Nernst-Ettingshausen generátorok,
- hQvillamos generátorok,
- termionikus generátorok,
- fényvillamos generátorok,
- tüzelQanyag elemek,
- termomágneses generátorok,
- ferrovillamos generátorok,
- elektrohidrodinamikus generátorok,
- piezo-villamos generátorok,
- atomenergiát közvetlen villamos energiává alakító berendezések,
- fúziós átalakítók..





-magnetohidrodinamikus (MHD) generátorok,
Az MHD-energiaátalakítás az elektromágneses indukció törvényén alapul, csakúgy, mint az elektromechanikai energiaátalakítás. A két energiaátalakítási mód közötti különbség abban áll, hogy az MHD-generátorokban vezetQ közegként mágneses térben mozgó ionizált gázt (plazmát) vagy folyékony fémet alkalmaznak



-hQvillamos generátorok:
Két különbözQ anyagú vezetQ végeit összeszorította. Az egyik érintkezési pontot melegítve azt tapasztalta, hogy a vezetQk közelébe helyezett mágnestq kitért. A felfedezett jelenség további vizsgálata céljából, kísérletét számos anyagpáron is elvégezte. A jelenség helyes magyarázatát ennek ellenére nem találta meg, ugyanis úgy képzelte, hogy a mágneses tér szerkezete közvetlenül a hQmérsékletkülönbség hozza létre.
Ma már tudjuk, hogy a hQmérsékletkülönbség hatására feszültség keletkezik, mely a körben áramot indít. Ennek az áramnak a mágneses tere térítette el a mágnestqt. Ezt a termoelektromos jelenséget nevezzük ma Seebeck-effektusnak.


Az idQben állandó feszültség (melyet a továbbiakban fotofeszültségnek fogunk nevezni) annak következtében jön létre, hogy a beesQ fotonok többlet töltéshordozókat keltenek. E töltéshordozók a kristályban kialakult belsQ lokális villamos tér hatására elmozdulnak, ill. felhalmozódnak, így az anyagban tértöltés, ennek hatására pedig fotofeszültség keletkezik. A fényvillamos generátorok gyakorlati alkalmazása felé vezetQ úton meghatározó jelentQségq volt a fényvillamos jelenség felfedezése p-n átmenetekben. Ezt elQször szilíciumon, majd ólomszulfidon (PbS) figyelték meg, 1941-ben.

-tüzelQanyag elemek:











2. ábra: TüzelQanyag elem vázlatos felépítése és mqködése

A 2. ábrának megfelelQen olyan elrendezést alakítunk ki, amelynél az égQ anyag és az oxidáló anyag molekuláit nem engedjük keveredni. Induljunk az anód lemezrQl, melyre a jelen példában hidrogén molekulákat juttatunk. A katalizátort tartalmazó anódnak olyan tulajdonsága van, hogy a hidrogén molekulákról, illetve atomokról az elektronokat leválasztva, azokat egy külsQ, fémes villamosan vezetQ körbe tereli, a hidrogén ionokat pedig az elektrolitba juttatja. Az elektronok a külsQ villamos ellenálláson át eljutnak a katód oldalra, ahol az ott képzQdQ oxigén ionok elektron hiányát betöltik és az elektroliton át eljuttatott hidrogén ionokat igénybe véve, neutrális vízmolekulákat képeznek.

Szupravezetés

Nobel-díjasok:

1, Heike Kamerlingh-Onnes (1853-1956)
P fedezte fel az LHe-n végzett kísérletei során.
A tiszta Hg-n végzett mérései során feltárta hogy az ellenállás 4,2 K-en zérusra csökkent.
1912-ben megállapította, hogy a rezisztív állapot nagy mágneses terekben vagy nagy áramok hatására visszaáll.
Nobel-díj: 1913

Ugyanekkor egy másik váratlan esemény történt. Az ellenállás
eltqnése nem fokozatosan, hanem ugrásszerqen ment végbe, Az
ellenállás 1/500-ad részérQl 4,2 K hQmérsékleten az ellenállás
milliomod részére esett.
Az elért legalacsonyabb hQmérsékleten
(1,5 K),
megállapíthattunk, hogy az ellenállás a normál
(szobahQmérsékletq) ellenállásnak ezer-milliomod részére esett vissza.







2, BCS teória:

Bardeen-Cooper-Schrieffer:

Nobel-díj:1972





3, Josephson effektus:

Brian David Josephson-Ivar Giaever-Leo Esaki:
Nh¼ ¾
ÿ



B

hjH¨Êèú68†ˆŠ µÀÄÈÊàæ&®²øîêãÙÕÙÕÙÕøÍüµ®¦®¦®•…zme^e^Õ^e^Õ^ÕÃ

hâI±hž


hâI±hž


5hÃNhž


OJQJ^Jhž


5OJQJ^JhâI±hž


5>*OJQJ^J!h³ -hž


B*OJQJ^Jphh³ -hž


\

h³ -hž




h¬g/hž




hž


hž


hž


hž


5>*hž


hž


>*hž


hž


56\]

hØ ãhØ ãhØ ãhØ ã56\] hž


CJaJ$8:Njð¾
¦
ÿ

T
D

B
þ
h÷ïïêÛÛÓÁÁ¹§Ó•••ïï$
&
F¤d ¤d[$\$a$gd¬g/$
&
F¤d ¤d[$\$a$gd¬g/ $a$gd¬g/$
&
F¤d ¤d[$\$a$gd¬g/ $a$gd¬g/
&
F¤d ¤d[$\$gdØ ãgdØ ã $a$gd¬g/ $a$gdž


øtšuÖuþþþhjÀÂÞH¸68ˆŠ µÀÆÈÊà°²÷÷÷÷÷ëë÷÷ëë÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷ëë÷÷÷

$7$8$H$a$gd¬g/ $a$gd¬g/-KLMNO‚„!#89=>?Th,-.-ùõêãÕêÇÀõ¼µ§õ¼–„yqiqaWaP¼

hâI±h>= h>= h>= 56h>= h>= 5 hØ ãCJaJ h>= CJaJ h>= h>= CJaJ h>= h>= CJaJ

h>= h>=

h>= 5>*h>= h>= 5>*jh>= UmHnHu

hH 35>*h>=

hž


hž


hâI±hž


5OJQJ^Jjêjá7
hâI±hž


UV

hâI±hž


jhâI±hž


Uhž




hž


5>*-KMNOƒ„Àë4.dœÈ<†Â#9:;÷÷÷èè÷÷÷÷ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ÷÷÷÷

$7$8$H$a$gd¬g/ $¤d ¤d[$\$a$gd¬g/ $a$gd¬g/;<=>h,-.-2-4-f-¨"p$r$t$))4)6)8):)<)>)@)B)D)F)H)J)÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷ $a$gd¬g/.-0-2-4-6-J-f-p$r$)))
).)0)4)J)¼)¾)x++(/*/,/F/H/J/f/h/j/p/¶/¸/ïëäÜÒÜäëäëÀÜÒ»Üëäëä³ä¬¡—‰u‰h[hhÀfh3×5B*phhÀfhÀf5B*phhÓvíh3×56hÓvíhÓví56

hÓví5>*

h>= 5>*h3×h>= 5>* hÓví5>*CJaJ

hHBõhÓvíhâI±h>= ; h>= 5#jh>= h>= 5UmHnHuh>= h>= 56h>= h>= 5

hâI±h>= h>= jhâI±h>= UmHnHu J)¾)À)*/,/H/J/h/j/¸/
0h0Ö0è0é0&1x2ö2(3t3ˆ3æ3t4v4x4z4ïçççççççÛÛÛÛÛÛÛÛÛÛÛÛÛÛÛÛÛ

$7$8$H$a$gd¬g/ $a$gd¬g/$„ˆ„Ä^„ˆ`„Äa$gd¬g/¸/¼/f0h0Õ0Ö0×0Ø0è0é0r3t3r4‚4ˆ4 4Ø4Ú4ö4ø45505Ž5L M¾MÀMÄMÆMÔMØMôMŽO¬O÷ìÞìÖȾ¯¾§¢§¢˜Ž¢‰xqx˜‰o‰xhx˜aY‰hÀfhÀf\

hÀf5\

hÓví>*\U

hØ ã>*\

hÀf>*\hÀfhÀf>*\ hÀf\hÀfh3×5\hÀfhÀf5\ h3×\h3×h3×\h3×h3×>*B*aJ,phh3×B*aJ,phjh3×UmHnHuh3×B*phh3×B*OJQJ^Jphh3×h3×B*phhÀfB*ph"z4|4~4€4‚4 4¢4Ø4Ú4ø4ú4ü4þ4550525Ž5žM MÀMÂMÄMÆMÖMØMøMŒOŽOóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóó

$7$8$H$a$gd¬g/Az alagúthatás segítségével megvalósuló szuperáramok tulajdonságainak elméleti elQrejelzéséért. Kísérleteikért, amelyekben felfedezték a szupravezetQkben ill. félvezetQkben megnyilvánuló alagúteffektusokat.

Nobel-díj:1973



4, Hts:

Bednorz-Müller:
A kerámiaalapú anyagok szupravezetQ tulajdonságainak felfedezéséért ’! különleges típusú szupravezetQ oxidok, amelyekkel új megközelítés vált alkalmazhatóvá a magas hQmérsékletq szupravezetQk területén.

Nobel-díj: 1987

5, Szupravezetetés fenomenologikus elméletéért:

Vitaly Ginbzburg : Nobel-díj: 2003

6, SzupravezetQbe mágneses tér hatolása

Abrikoszonov: Abrikoszonov-örvények behatolása a II. típusú szupravezetQbe

Nobel-díj: 2003

Meissner effekus:

A szupravezetQk diamágneses tulájdonságokkal is rendelkeznek, a teljes fluxust kiszorítják magukból (az I. típus).Csak egy kis tartományban (5-10 nm) lesznek fluxusszálak.
FC: filed cooling - elektromágneses mezQben tQrténQ hqtés
ZFC: zero field coolnig - elektromágneses mezQ nélkül tQrténQ hqtés















SzupravezetQk osztályozása:


NbTi: Nióbium-Titán:tekercselésnél jó
MgB2: Manézium-Diborid: olcsó, rideg
YBCO:Itrium-Bárium-Rézoxid: huzalok alapanyaga (2G WIRE), ár:50doll,terhelehtQ:400A
BSCCO:Bizmut-Stroncium-Kalcium-Rézoxid


Fluxus,pinning

A mágneses tér a szupravezetQbe fluxus örvények (szálak) formájában hatol be. Minden egyes fluxus-szál ugyanakkora fluxust tartalmaz: Æ0 = h/2e = 2.07.10-15 Vs ahol a h-Plack féle állandó, e-elektron töltése.
Inhomogén, nemideális II. típusú szupravezetQ anyagban a fluxusszálak rögzítQdnek az inhomogenitásokon. Az inhomogenitások neve pinning-centrum , a fluxus-szálak rögzítQdése ezeken a pinning-centrumokon pinning néven ismert.















Az I. típusúnál a mágneses indukcióvonalak nem hatolnak bele az anyagba, a II. típusúnál a széleibe bele tud hatolni.
I. típusú: Nagy mágneses indukció gerjesztésére alkalmas elektromágnesek készítése során kiderült, hogy amennyiben a külsQ mágneses indukció vagy az áramerQsség egy - ugyancsak kritikusnak nevezett - értéket meghalad, a vizsgált anyag elveszti szupravezetQ tulajdonságát.
A szupravezetQ állapotot tehát döntQen három jellemzQ szabja meg.

Ezek a kritikus paraméterek:  EMBED Equation .A kritikus indukció és áramerQsség függ a hQmérséklettQl
I. típusú szupravezetQben az indukció értéke minden esetben zérus.
Az I. és II. típusú szupravezetQk közötti különbség a mágneses tulajdonságokban mutatkozik meg.
Valamely Bkr1 (alsó kritikus indukció) értékéig a II. típusúak is diamágnesesek és érvényes rájuk a Meissner-effektus. A külsQ mágneses teret tovább növelve azonban az anyag nem veszti el szupravezetQ tulajdonságát: a mágneses tér behatol a szupravezetQbe, amely ún. kevert állapotba kerül. Ez az állapot mindaddig fennmarad, amíg a mágneses indukció el nem éri a Bkr2 -vel jelölt (felsQ kritikus indukció) értékét, ahol a szupravezetQ - normális vezetési állapotba megy át.
A disszipatív folyamat megakadályozható akkor, ha az örvényeket a Lorentz-erQk ellenében rögzítjük (pinning). RögzítQcentrumok (pinning-center) lehetnek a rácsszimmetriák, pl. a diszlokációk, a szemcsehatárok.
Alkalmazás:
1.Egyenáramú: VezetQ veszteségének kiküszöbölése, gépek és berendezések súlyának csökkentése
-szupravezetQs elektromágnesekben való alkalmazások
-szinkron generátoroknál és motoroknál
2.Váltakozó áramú:
-súly-és méretcsökkentés, ill. az egységteljesítmény növelése a hatásfok növelésével
- energiaátviteli transzformátorok tekercselésében
- váltakozóáramú kábeleken
- zárlati áramkorlátozó






SzupravezetQs erQsáramú alkalmazások osztályozása

ElQállított mágneses tér nagysága alapján
Az áramnem alapján
Az alkalmazások jellege alapján


1. Az elQállított mágneses tér nagysága
alapján
- Nagy mágneses terq (high field, HF), > 1 T
alkalmazások, úgymint generátorok, motorok,
fúziós erQmqvek, magnetohidrodinamika
(MHD) és mágneses energiatárolás;
- Kis mágneses terq (low field, LF), < 1 T
alkalmazások, úgymint erQsáramú kábelek,
transzformátorok, áramkorlátozók.

2. Az áramnem alapján
ÀÛ„Ü Egyenáramú (DC) alkalmazások, úgymint
gerjesztQ tekercsek, egyenáramú kábelek,
homopoláris gépek;
ÀÛ„Ü Váltakozóáramú (AC) alkalmazások,
úgymint váltakozóáramú kábelek, armaturatekercselések,
transzformátorok,
áramkorlátozók, stb..



3. Az alkalmazások jellege alapján
ÀÛ„Ü VersenyzQ alkalmazások, amelyeknek létezik
hagyományos , nem-szupravezetQs megoldása (alternatívája,
variánsa), a szupravezetQs megoldás a hagyományos alternatívánál
jobb mqszaki paraméterekkel (tipikus példák a nagyobb hatásfok,
kisebb méret és súly) és versenyképes árral kell rendelkezzen;
versenyzQ alkalmazásokra példák a generátorok, transzformátorok,
kábelek.
ÀÛ„Ü Résekbe illeszkedQ alkalmazások, amelyeknek 
legalábbis az ipari gyakorlatban  nem létezik hagyományos, nemszupravezetQs
alternatívája. A szupravezetQs megoldás olyan rést
tölt be, amely hagyományos módon lényegében nem megoldott.
Résekbe illeszkedQ megoldásokra példák a mágneses
energiatároló, a stabilis passzív mágneses csapágyazás, illetve az
ilyen csapágyazású energiatároló lendkerék, az áramkorlátozó,
továbbá az igen nagy mágneses terek elQállítása ..






Forráspontok és párolgáshQk


A hqtés hatásfoka (fajlagos hqtQteljesítmény)



Elektro vázlat az I. zh-hoz Készítette:Somodi Balázs

PAGE 


PAGE 10



 EMBED Word.Picture.8 

Hasonló témájú dokumentumok

Hozzászólások

1 eloadas 10.16-2 15 bizonytalanság és játékelmélet0001 2 eloadas 2.óra 2011 alkotmány állatrendszertan andorka barta ferenc biomérnöki bogarak descartes életmód europai uniós ismeretek feladatgyűjtemény feladatok fogalomtár gazdjog gdp géntech gerle jános-féle gótika idősorok japán jogképesség kaffka képlékenyalakítás kiválasztás könyvtárinformatika környgazd kulturális ökológia lemezszegélyek magyar barok magyarország geográfiája matek házi 2 megolgások 1 mindennapok kémiája műemlékvédelem neveléslélektan öko 1 önköltség progterv tájékoztató tanulás tengely tqm várak erődök vegyipari vetőmag vizuális antropológia alapfogalmai