A magyar elektrotechnikai egyesület hivatalos lapja Alapítva: 1908 JOUrNAL OF THE HUNGARIAN ELECTROTECHNICAL ASSOCIATION FOUNDed: 1908 Szinkron szervomotorok főbb jellemzőinek mérése mérésautomatizálás segítségével Alállomások biztonsági világítás rekonstrukciója az új Hofeka fejlesztésű ORION LED lámpatesttel. Mérőrendszer fejlesztése napelemtáblák üzemi hőmérsékletének monitorozásához A villamos meghajtású járművek töltőinfrastruktúrájának kialakítása és a töltés hálózati hatásai MEE Állásfoglalás Villamosenergia-rendszer 2020 Beszámoló a 60. Jubileumi Vándorgyűlés, Konferencia és Kiállításról MEE Jogszabályfigyelő 2013/6 InfoShow Békéscsaba Minőségi Villanyszerelés 2013-2014-ben is www.hofeka.hu 106. évfolyam 2013/10 www.mee.hu
Energiát adunk a mindennapokhoz-mvm Csoport MVM OVIT Országos Villamostávvezeték Zrt. www.ovit.hu www.facebook.com/ovitzrt A grafika Németh Marcell szobrászmûvész alkotása alapján készült.
Tartalomjegyzék 2013/10 CONTENTS 10/2013 Felelős kiadó: Haddad Richárd Főszerkesztő: Tóth Péterné Szerkesztőbizottság elnöke: Dr. Bencze János Tagok: Dr. Benkó Balázs, Dr. Berta István, Béres József, Günthner Attila, Haddad Richárd, Hatvani György, Dr. Horváth Tibor, Dr. Jeszenszky Sándor, Dr. Madarász György, Orlay Imre, Schachinger Tamás, Dr. Vajk István, Dr. Varjú György, Vinkovits András Szerkesztőségi titkár: Szeli Viktória Témafelelősök: Automatizálás és számítástechnika: Farkas András Energetika: Hárfás Zsolt Hírek, Lapszemle: Dr. Bencze János Oktatás: Dr. Szandtner Károly Szabványosítás: Somorjai Lajos Szakmai jog: Arató Csaba Technikatörténet: Dr. Antal Ildikó Világítástechnika: Némethné Dr. Vidovszky Ágnes Villamos energia: Horváth Zoltán Villamos fogyasztóberendezések: Dési Albert Villamos gépek: Jakabfalvy Gyula Tudósítók: Arany László, Horváth Zoltán, Kovács Gábor, Lieli György, Németh László Korrektor: Tóth-Berta Anikó Grafika: Kőszegi Zsolt Nyomda: Innovariant Nyomdaipari Kft. Szeged Szerkesztőség és kiadó: 1075, Budapest, Madách Imre u. 5. III. e. Telephely: 1075, Budapest, Madách Imre u. 5. III. e. Telefon: 788-0520 Telefax: 353-4069 E-mail: elektrotechnika@mee.hu Honlap: www.mee.hu Kiadja és terjeszti: Magyar Elektrotechnikai Egyesület Adóigazgatási szám: 19815754-2-42 Előfizethető: A Magyar Elektrotechnikai Egyesületnél Előfizetési díj egész évre: 6 000 Ft + ÁFA Kéziratokat nem őrzünk meg, és nem küldünk vissza. A szerkesztőség a hirdetések, és a PR-cikkek tartalmáért felelősséget nem vállal. Index: 25 205 HUISSN: 0367-0708 Hirdetőink / Advertisers hofeka kft. mvm ovit zrt. obo bettermann kft. omicron electonics gmbh Beköszöntő: Orlay Imre... 4 MÉRÉSTECHNIKA Vili Gábor: Szinkron szervomotorok főbb jellemzőinek mérése mérésautomatizálás segítségével... 5 Kovács Péter: Mérőrendszer fejlesztése napelemtáblák üzemi hőmérsékletének monitorozásához... 10 ENERGETIKA Szijártó Gábor: A villamos meghajtású járművek töltőinfrastruktúrájának kialakítása és a töltés hálózati hatásai... 12 VILÁGÍTÁSTECHNIKA Fogl Máté: 12x2,3kW-os szinpadvilágítási szabályzó eszköz tervezése... 17 SZAKMAI ELŐÍRÁSOK Arató Csaba: MEE Jogszabályfigyelő 2013/6... 20 HÍREK Hárfás Zsolt: Újgenerációs reaktorok a fenntartható energiaellátás szolgálatában... 22 Mayer György: III. MVM Energia Futam... 23 Peredi Ágnes: Földgáz reneszánsz - Megújuló energiák - Innováció... 24 Vereczki György: Elektromos busz próbaüzem a budai várban... 26 Hírek röviden Újabb sűrített földgáz töltőállomás nyílt Budapesten... 27 Tóth Éva: Az MVM együttműködési megállapodást írt alá a Bank of China-val... 27 Kalló Péter: A Műegyetemtől a világhírig... 9 EGYESÜLETI ÉLET Dr. Bencze János: Beszámoló a 60. Jubileumi Vándorgyűlés, Konferencia és Kiállításról... 28 MEE Állásfoglalás Villamosenergia-rendszer 2020... 30 Lepp Klára: InfoShow Békéscsaba Minőségi Villanyszerelés 2013-2014-ben is... 31 Delfin-dij a fenntartható fejlődésért... 31 Barkóczi Gergely: Verebélÿ László emlékére... 32 Hunyadi Kft. 30 éves Egyedülálló technikatörténeti kiállítás... 16 FAM Bizottság felhívása... 16 FELADVÁNY... 30 Greetings: Imre Orlay MEASURING TECHNICS Gábor Vili: Measurement of synchronous servomotors with measurement automation Péter Kovács: Measurement system development for monitoring working temperature of solar cells ENERGETICS Gábor Szijártó: Charging infrastructures for electric vehicles and charging power grid effects LIGHTING TECHNICS Máté Fogl: Designing a stage lighting control device with power of 12x2,3 kw PROFESSIONAL REGULATIONS Csaba Arató: Rule observer 2013/6 by MEE NEWS Zsolt Hárfás: Reactors of new generation for maintainable energy supply György Mayer: 3rd MVM Energy Race Ágnes Peredi: Renaissance of natural gas - Renewing energies - Innovation György Vereczki: Electric bus test in Buda Castle News in brief A new compressed natural gas filling station was opened in Budapest Éva Tóth: MVM signed a collaboration agreement with Bank of China Péter Kalló: From the Technical university of Budapest to the world renown SOCIETY ACTIVITIES Dr. János Bencze: Report on the 60th Jubilee Plenary Meeting, Conference and Exhibition MEE standpoint Electric energy system 2020 Klára Lepp: InfoShow Békéscsaba Quality electrical services also in 2013-2014 Delphin Prize for the maintainable development Gergely Barkóczi: Commemorating László Verebélÿ 30 th years anniversary of Hunyadi Ltd. Unique technical-historical exhibition The FAM (Working Under High Voltage) Committee call for attention PUZZLE
Kedves MEE-tagok! Befejeződött az egyesület 60. vándorgyűlése. Ebben az évben az ELMÜ- ÉMÁSZ társaság csoport és a Magyar Elektrotechnikai Egyesület Észak magyarországi koordinációja (ÉMAKO) volt a házigazdája a Mátraházán megrendezett szakmai rendezvénynek. Egy vándorgyűlés mindig komoly szakmai kihívást jelent a szervezők számára. Nagy örömünkre szolgált, hogy ebben az évben házigazdái lehettünk ennek a rangos szakmai rendezvénynek. A vándorgyűlések évről évre színvonalas és aktuális szakmai programokkal kerülnek megrendezésre. Ezek a rendezvények komoly segítséget jelentenek a szakemberek számára, eligazodni a gyorsan változó gazdasági, energiapolitikai és műszaki környezetben. A 60. Vándorgyűlés ebben a sorban is különleges volt. Mottója Energia Fordulat?. Nem aktuálpolitikai kérdésekkel foglalkozott, hanem előre tekintett, a hogyan tovább kérdésre kereste a válaszokat. A plenáris napon elhangzott előadásokhoz - amelyeket neves hazai és külföldi előadók tartottak - jól kapcsolódtak a szekciók programjai. A szekciókban vizsgált témákat három fő kérdéscsoport köré sorolhatjuk. Ezek az Energiatermelés, itt elsősorban a megújuló energiatermelés kérdését emelhetjük, ki, a Hálózat, azaz milyen irányban fejlődik a hálózat középtávon és a Fogyasztó, azaz hogyan változik a jelenlegi passzív fogyasztó aktívvá. Fontosnak tartottuk, hogy a meghirdetett szakmai kérdésekről minél szélesebb körben folytassunk érdemi vitát, amelyet a résztvevők mindennapi munkájuk során hasznosítani tudnak. Örömünkre szolgált, hogy nem csak a szűk szakmát sikerült bevonnunk a szakmai vitákba, hanem például a Bükki Nemzeti park is kifejtette véleményét a Zöld hálózati megoldások kérdéskörben. Az energiaipar folyamatos átalakulásban van. Új kihívásoknak kell megfelelnünk, illetve a kihívásokra felkészülnünk. Célunk, hogy az Egyesület ezekre a kihívásokra megfelelő, szakmailag független válaszokat kínáljon a partnereinek. Bízunk abban, hogy az elhangzottak felhasználásával egyesületünk célirányosabb, sikeres stratégiát tud jövőbeni feladataihoz alkotni. Évről-évre egyre színvonalasabb szakdolgozatok és diplomatervek érkeznek a Vándorgyűlésre. A nyertesek előadásai is színesítették programunkat. A szakdolgozat pályázat nyerteseinek gratulálunk, dolgozataikat ebben a számban megtalálhatják Olvasóink. A vándorgyűlés úgy érezzük elérte a célját. Igazolták ezt a résztvevőktől kapott visszajelzések. A szekcióprogramok jól illeszkedtek a plenáris előadásokon elhangzottakhoz. A vándorgyűlés programját jól kiegészítették az egyre nagyobb számban és színvonalban jelentkező kiállítók, akik között egyre több külföldi kiállítót is üdvözölhettünk. Reméljük, hogy az Ő számukra is volt mondanivalója a vándorgyűlésnek, hogy milyen irányban kell fejleszteniük. A Házigazdák nevében köszönjük az előadóknak, a kiállítóknak és a szervezőknek a 60. Vándorgyűlés sikeres lebonyolításában nyújtott segítségüket, szervező munkájukat. Végül szeretném figyelmükbe ajánlani e lapszámban a vándorgyűlés első napi konferenciájáról készült beszámolót és a MEE Állásfoglalását a vándorgyűlésen elhangzottakkal kapcsolatban. Orlay Imre ÉMAKO elnöke A Magyar Elektrotechnikai Egyesület kiemelt támogatói:
Méréstechnika Vili Gábor Szinkron szervomotorok főbb jellemzőinek mérése mérésautomatizálás segítségével MEE 2013. évi Szakdolgozat Pályázat I. helyezett elhelyezett állandó mágnesek által gerjesztett indukcióvonalak helyzetétől függ. Ahol nagyobb ezeknek a sűrűsége (azaz a fluxus), ott keletkezik a forgatónyomaték jelentős része, ahol a fluxus elhanyagolható, az ott keletkezett forgatónyomaték is elhanyagolható. Ezt a jelenséget a gyakorlatban tengelyvonalakkal lehet jellemezni a forgórész mentén radiális irányban. Q tengely, ahol a forgatónyomaték keletkezik, D tengely, ahol a nyomatékképzés elhanyagolható. A méréseket napi több tíz, több száz egyedi motor mérésére lettek fejlesztették, melyeket egy személy szerel fel a mérőpadra. Ezekkel a mérési eljárásokkal akár egy gyártósorról legördülő összes motor lemérhető (napi ezres nagyságrend) emberi erőfeszítés nélkül, amennyiben rendelkezésre állnak megfelelő automatizálási eszközök (pl.: egy robotkar), valamint olyan eszközök, amelyekkel precíziósan lehet pozícionálni a mérendő motorokat. The measurements were created for measuring tens or hundreds of individual motors what installed at the test bench by a human at each working day. With these measurement processes you can even measure all of the motors what was rolled off the production line (even thousands of motors per day) if there's availabe the appropriate automation devices (such as robotic arm) as well as devices which are enabling the more accurate positioning of the measured motor. Napjainkban jelentős piaci igény van a szervomotorgyártás területén a gyártósorok optimalizálására, valamint ezen gyártósorokról legördülő motorok jellemezőinek kompromisszummentes, precíz mérésére. Szakdolgozatomban példának állandó mágneses forgórész-gerjesztésű szinkron szervomotort választottam, ismertettem ezen motorok működési elvét, a mérendő motorparamétereket, ezek méréséhez szükséges mérőeszközöket, a mérések kiértékelésének lehetséges módszereit, a mérések során fellepő hibalehetőségek lokalizálását, ezek befolyását a mérési eredményre, valamint módszereket ezek megelőzésére. Az előbbiekben említett metodika segítségével lehetőség adódik a gyártósori eszközök kopásának figyelemmel kísérésére, ezáltal az esetleges kiöregedett, elkopott szerszámok időben való kicserélésére. Jelen írásban egy átfogó, ám nem minden részletre kiterjedő összegzést fogok ismertetni. Állandó mágneses forgórész-gerjesztésű szinkron szervomotorra azért esett a választásom, mert adott motortérfogaton viszonylag magas teljesítményt lehet elérni, valamint elég elterjedt a használata az iparban köszönhetően annak, hogy széles fordulatszám-tartományban tud kielégíteni magas nyomatékigényt. Az állórész hornyolása, illetve a forgórészen elhelyezett állandó mágnesek miatt mind az állórész, mind a forgórész a légrés kerülete mentén periodikusan változó mágneses ellenállású. Emiatt periodikusan változó nyomaték jön létre a forgórészen, amit fognyomatéknak vagy más néven reluktancianyomatéknak nevezünk. A motor pólus, horonyszám kialakításától függően a névleges nyomatéknak néhány százaléktól akár 10% feletti értéket is elérhet a mértéke. A forgatónyomaték a forgórész kerületén nem mindenhol keletkezik. Ez a jelenség a forgórészen (vagy forgórészben) 1. ábra Különböző forgorészkialakitások d és q tengelyei A forgórész póluskialakításából adódóan ismeretes a forgórész D-Q tengelyeinek egymáshoz képesti elhelyezkedése. Amennyiben a forgórész pozícióját is kellő pontossággal meg lehet határozni, úgy lehet alakítani az állórésztekercsek gerjesztését, hogy az mindig a legideálisabb helyen hozza létre a maximális fluxust, azaz folyamatosan a Q tengely mentén hozza létre a nyomatékot. Ez azonban a valóságban elég nehéz feladat, mivel egy háromfázisú szinuszos, mind amplitúdóban, mind frekvenciában időben változó rendszert irányítani erősen számításigényes feladat. Ezért a fejlesztők a matematika segítségét vették igénybe. Bebizonyították, hogy egy háromfázisú rendszer paramétereit egyértelműen le lehet képezni egy kétfázisú rendszerrel. Erre szolgál a Clarke vagy más néven αβ transzformáció. Segítségével egy három komponensű rendszerből egy két komponensű rendszert lehet kapni. Ez eddig a számítási igényt csak kétharmadára csökkentette, de még mindig elég bonyolult lenne a szabályzás. Mivel ez a kétfázisú rendszer szinkronban forog a forgórésszel, ezért ezt a forgórész-pozíciót és a kétkomponensű rendszert akár egy koordinátarendszerben lehet ábrázolni. Mivel ez a két rendszer azonos inerciarendszerben van, ezért ezek egyes komponenseinek vektoros 2. ábra Park transzformáció elve 5 Elektrotechnika 2013/10
összege egymásnak megfeleltethetők, ezt Park transzformációnak hívják. Segítségével DC jeleket tudunk szabályozni. Amikor egy mérnök kezei közé kerül egy motor, első dolga, hogy az ujjaival megpörgeti a tengelyét. Az a pulzáció, amit a forgatás során érez maga a fognyomaték. A forgórész állandó mágnesének indukcióvonalai a mágneses szempontból kis ellenállású állórészfogak felé sűrűsödnek. Minél sűrűbben rendezkednek el az indukcióvonalak azaz minél nagyobb a fluxus -, annál erősebb erőhatás képződik az állórész és a forgórész között. Mivel a 3. ábrán látható leegyszerűsített esetben az eredő fluxus nem radiális irányú erőt gerjeszt a forgórész kerületén, ezért az forgatónyomatékot fejleszt. A fognyomaték alapvetően egy nem kívánt jelenség, amely vibrációt, zajt, alacsony nyomatékon arányaiban nagy nyomatékhullámos- 3. ábra Fognyomaték alapvelve ságot okoz. A méréstechnikában ezt a jellemzőt egy tetszőlegesen alacsony fordulatszámon, egy teljes körülfordulás alatt mért nyomaték legmagasabb és legalacsonyabb értékének különbségeként értelmezik. ahol M a nyomaték, α a forgórész elfordulásának szöge. A fordulatszám-nyomaték jelleggörbe az egyik legalapvetőbb jellemzője az adott motornak. Egy motor megtervezésénél legelőször ennek a görbének a főbb paramétereit veszik figyelembe. A görbének több kitüntetett jellemzője van: alacsony fordulatszám-tartományban egy enyhén csökkenő, kvázi lineáris szakasz, amely a motorból folyamatos terhelés mellett kivehető névleges nyomatéknak felel meg. Ez a lineáris szakasz egy könyökpontban megtörik, amely aztán egy görbe mentén elkezd csökkeni. A könyökpont az a határ, amelynél még a motoron át lehet hajtani a névleges áramot, azaz a motor még biztosítani tudja a névleges nyomatékot. A könyökponton túl a gép forgásából adódó indukált feszültség olyan mértékűre növekszik, ahol a névlegesnél csak kisebb (Q) áramot képes áthajtani rajta a hajtás. Ezt a nyomatékhiányt két módon lehet kiküszöbölni: tápfeszültség növelésével, illetve mezőgyengítéssel (D áram növelése). Utóbbit csak akkor szokták alkalmazni, ha a tápfeszültség mértéke korlátozott. ahol M a nyomaték, α a forgórész elfordulásának szöge. 5. ábra Forduatszám nyomaték jelleggörbe A következő táblázatban összesítem a három jellemző leméréséhez szükséges feltételeket. 1. táblázat 4. ábra Fognyomaték méréstechnikai értelmezése Nyomatékhullámosságnak nevezzük azt a jelenséget, amikor konstans állórésztekercs-gerjesztésnél a szögelfordulás függvényében a forgatónyomaték nem konstans módon, hanem periodikusan változó nagyságban jelentkezik. Ez több tényező miatt jöhet létre: motoroldalról az indukált feszültség nem teljesen szinuszos, illetve a hajtás is rendelkezik felharmonikus tartalommal. Az inverter nagyfrekvenciájú PWMjelekkel táplálja a motort, amelynek magas felharmonikus tartalma lehet. Az áramban jelenlévő felharmonikusok szintén hozzájárulnak a nyomatékhullámossághoz. Ez a jelenség olyan alkalmazásoknál jelent problémát, ahol fontos a konstans nyomaték tartása. Ilyen többek között a mozgólépcsők, járműmeghajtások, CNC-gépek, liftek stb. Méréstechnikailag a nyomatékhullámosság mérése teljesen analóg a fognyomaték mérésével, azzal a fő különbséggel, hogy amíg a fognyomaték mérése a motor energizálatlan állapotában történik (azaz nem gerjesztjük az állórésztekercseket), addig a nyomatékhullámosság mérésénél szinuszos árammal gerjesztjük azt. Nyomatékigény Fognyomaték Alacsony Alacsony Nyomatékhullámosság Tetszőleges Alacsony Fordulatszámnyomaték jelleggörbe Magas Fordulatszámigény Magas A mérőpadot úgy kell összeállítani, hogy az ellenálljon a mérések közben fellépő nyomatékigénynek, a magas fordulatszám során fellépő vibrációnak. Ezen szempontok, valamint a mérések során használt eszközök változatossága miatt két mérőpad összeállítását javaslom. Egy nagy" mérőpadot magától adódóan a nyomatékhullámosság, illetve fordulatszám-nyomaték jelleggörbe mérésére, valamint egy kis" mérőpadot a fognyomaték mérésére, melyeket a következőkben jellemzek. Fognyomaték mérése során a mérés pontosságára való tekintettel több dolgot kell szem előtt tartani. A mérőpad méretét és tömegét tekintve elég stabilnak kell lennie ahhoz, hogy szilárdan lehessen rögzíteni rajta mind a meghajtó, Elektrotechnika 2013/10 6
Méréstechnika mind a mérendő motort. Ellenálljon a fellépő nyomatéklökéseknek, illetve a mérés közben fellépő vibrációnak. Az öszszeszerelés következtében ne lépjen fel a tengelyek között szöghiba vagy radiális elmozdulásból eredő hiba, mert ez nagyobb súrlódáshoz, nagyobb egyes számú (mechanikai hibából adódó) harmonikushoz, illetve a tengelykapcsoló idő előtti tönkremeneteléhez vezethet. A meghajtó motor jellemzőiből adódó felharmonikus tartalom zavaró hatásának csökkentése érdekében célszerű a meghajtó motort egy áttételen keresztül kapcsolni a mérendő motorhoz. Az áttétel hatására a meghajtó motorra jellemző felharmonikusok az áttétel arányának mértékével megtöbbszöröződnek. Magyarán egy 10-es felharmonikus 100-as áttételen keresztül mérve (10x100=) 1000-es felharmonikusként jelentkezik. Ez azért optimális megoldás, mert a mérés kiértékelése során az FFTből kalkulált harmonikusok csak egy bizonyos tartományát vesszük figyelembe, és a magas rendszámú felharmonikusok e tartományon kívül fognak esni. A fognyomaték mértékét definíció alapján úgy lehet kiszámolni, hogy egy 360 foknak megfelelő ablakban keressük a legnagyobb elmozdulást. Tehát szoftveresen annyit kell csinálni, hogy egy körülfordulás alatt vett minták minimum és maximum értékét kell megvizsgálni. Ennek a két értéknek a különbsége adja a fognyomaték csúcsértékét. [8. ábra] 8. ábra Fognyomaték csúcsértéke egy 360 fokos ablakban 6. ábra Kis mérőpad mechanikai összeállítása A mérendő motor energizálatlan állapotában a tengelyének megforgatásához viszonylag kis nyomaték is elég. Ez a gyakorlatban Ncm-es nagyságrendnek felel meg. Erre a forgatónyomaték-igényre elég egy kisebb motort alkalmazni. A célra egy olyan motort érdemes választani, amely képes magas fordulatszámmal forogni az áttételezés miatt. Célszerű olyan konstrukciót választani, amihez gyárilag van hozzáépítve meghajtó áramkör, illetve könnyen lehet hozzá csatlakoztatni fogaskerékházat áttétel gyanánt. Mivel a motort a mérések során nem kell elmozgatni, ezért a tesztpadra fix felfogatással szerelhető fel. A mérést a mérendő motorok szempontjából univerzálisra kell kialakítani, ezért a mérendő motor oldalán lévő felfogatást célszerű mozgathatóra kialakítani, illetve azon az oldalon lévő felfogató pajzsot cserélhetőre kell tervezni, hogy különböző konstrukciójú motorokat lehessen felfogatni. A három szabadságfokú precíziós koordinátaasztal használatával jelentősen csökkenteni lehet a motor pozícionálásából adódó hibákat. A mérés során a mérendő motor mindkét irányban megforgatjuk. A két irányban mért értékek átlagolásával ki lehet küszöbölni a nyomatékszenzor esetleges ofszethibáját. [7. ábra] 7. ábra Mérési adatok ofszet hiba Az időfüggvényen célszerű gyors Fourier transzformációt végrehajtani, aminek segítségével a mechanikára jellemző felharmonikusokat lehet megjeleníteni. Egy motor tervezése során ez alapján perdöntő fontosságú következtetéseket levonni az adott konstrukcióról. [9. ábra] 9. ábra Fognyomaték időfüggvény FFT transzformáltja Jelen mérés során egy 10 pólusú 12 hornyú motort mértünk. Ez a tény egyértelműen meghatározható az FFT időfüggvényéből. A legszignifikánsabb felharmonikusok a következők: 10, 12, 20, 24, 36, 48, 60. A harmonikusok rendjéből azt a következtetést lehet levonni, hogy minden elem a pólus vagy horonyszám többszöröse. A 60-as érték azért kiugróan magas, mivel az a 10 és 12 közös többszöröse, tehát itt két érték szuperponáltja jelenik meg. Az egyes harmonikus bár nem szignifikáns a többi értékhez képest, mechanikai hibára utal, ami többek között a mérendő motor pozícionálási hibájából eredhet. Ha a FFT időfüggvényből kiszűrjük az inszignifikáns hamonikusokat, akkor inverz Fourier transzformáció segítségével megkaphatjuk a zavarjel nélküli eredeti időfüggvényt. 7 Elektrotechnika 2013/10
A nyomatékhullámosság, valamint a fordulatszám nyomaték mérésénél névleges (vagy akár annál nagyobb) nyomaték van kiszabályozva, ezért ezekhez a mérésekhez egy jóval masszívabb mérőpad megépítése ajánlatos. A meghajtó motornál ez esetben nem kell alkalmazni áttételezést, ám érdemes jóval nagyobb tehetetlenséggel rendelkeznie, mint a mérendő motornak, hogy a mérési eredményeket a legkevésbé befolyásolja. A mérés során érdemes nyomatékkeretes nyomatékszenzort alkalmazni, amely biztosítani tudja a kellő pontosságot, valamint képes nagy nyomatékok mérésére. A 10. ábrán látható még továbbá egy mechanikus rásegítő fék, biztonsági okok miatt. 10. ábra Nagy mérőpad A nyomatékhullámosság mértéke a kiszabályozott nyomaték függvényében nemlineárisan változik, ezért igény esetén több munkapontban kell azt megmérni. A mérés során a névleges nyomaték, illetve annak fele lesz kiszabályozva 15-15 másodpercig, ami alatt a forgórész 2,5 fordulatot fog megtenni. 12. ábra Nyomatékhullámosság névleges nyomaték mellett módban egyenletes gyorsulással felpörgeti a mérendő motort egy tetszőlegesen alacsony fordulatszámról egy olyan magas fordulatszámra, ahol a könyökpont után lévő nyomatékcsökkenés görbéje jól kivehető. Jelen mérés során ezt a fordulatszámtartományt 300 és 1700 közé tettem, de ez tetszőlegesen megválasztható. Mérés során teljesítményanalizátort használtam, amivel a motor legfontosabb paramétereit könnyedén lehet monitorozni minden egyéb eszköz nélkül. Segítségével lehet mérni fázisonként a fázisáramot, fázisfeszültséget, szögsebességet, nyomatékot, valamint ezek alapján tud számolni bemenő teljesítményt, tengelyen leadott teljesítményt, inverter 11. ábra Nyomatékhullámosság mérési adatok A mérés kiértékelése teljesen analóg elven történik, mint a fognyomaték mérésénél. Ugyanis itt is a motor mechanikai kialakítására jellemző adatokat kell kinyerni. Azzal a kivétellel, hogy itt a mért nyomaték nagyságrendje miatt nem szükséges figyelembe venni a nyomatékszenzor ofszethibáját. Mint látható volt a fognyomaték mérésénél is, ennek értéke tized Ncm (azaz Nmm, vagy mnm) nagyságrendű, ami a névleges nyomatékhoz képest 3 nagyságrenddel kisebb, tehát belátható, hogy irreleváns a mérés pontossága szempontjából. Ezt követően a teljes fordulatra kivágott időfüggvényt Fourier transzformálni kell, így a motorra jellemző felharmonikus tartalom is megjeleníthető. Mivel a transzformáció a nyers adatokból készült, ezért a felharmonikus tartalmon is látszik, hogy különböző forrású zajok ráültek a hasznos jelre. A fognyomaték kiértékelésénél megismert módszerrel kiszűrhető a nemkívánatos zaj. Az így kapott eredmény inverz Fourier transzformációjával megkapható a zajmentes nyomaték időfüggvény. Fordulatszám-nyomaték jelleggörbe mérése során a mérendő motorra a mérés teljes időtartama alatt névleges áram van kapcsolva. A meghajtó motor fordulatszám szabályozott 13. ábra Nyomatékhullámosság névleges nyomaték mellett 14. ábra A mérés során mért feszültségek, áramok Elektrotechnika 2013/10 8
Méréstechnika A mérés fordulatszám-felfutás közben van elvégezve, azaz a motor konstans, nem nulla értékű szöggyorsulás mellett van mérve. Ahhoz, hogy a mérendő motort gyorsítani lehessen, szükség van egy bizonyos nyomatékigényre. Ennek a mértéke a szöggyorsulás nagyságától, valamint a forgórész tehetetlenségétől függ. Ez a nyomatékigény azonban csökkenteni fogja a forgatónyomaték mért értékét. A lehetőségekhez mérten a felfutás időbeli lefolyása a lehető legnagyobb mértékre van állítva, ezzel is csökkentve a gyorsításhoz szükséges nyomatékigényt, azaz a mérés pontosságát befolyásoló tényezőt. 15. ábra Teljesítmények és hatásfokok hatásfokot, motorhatásfokot stb. Az eszköz az adatokat GPIB szabvány segítségével küldi ki, melyet egy GPIB-CAN átalakítóval CAN buszon keresztül lehet elmenteni. (13., 14., 15. ábra) Vili Gábor ThyssenKrupp Presta AG, Eschen, Liechtenstein Trainee Elektromotoren MEE-tag gabor.vili@thyssenkrupp.com A Műegyetemtől a világhírig Jendrassik György (1898-1954) Az Energetikai Szakkollégium a 2013/2014-es tanév őszi félévében a világhírű mérnök tiszteletére és születésének 115. évfordulója alkalmából Jendrassik György emlékfélévet tart. Ki is volt Jendrassik György és mit köszönhetünk Neki? Honnan indult és hová jutott el élete során? 2013. szeptember 19-én, az emlékfélév nyitóelőadásán ezekre a kérdésekre kerestük a válaszokat előadóinkkal, Dr. Németh Józseffel és Prof. Dr. Penninger Antallal. Jendrassik György 1898. május 13-án, Budapesten, a József utca 9-es házszám alatt született. Édesapja, Jendrassik Kornél gépészmérnök szabadalmi bíróként dolgozott, minden bizonnyal az Ő mintájára választotta Jendrassik György is a mérnöki pályát. Középiskolai tanulmányait a VIII. kerületi Horánszky utcai reálgimnáziumban, a mai Vörösmarty Mihály Gimnáziumban végezte, ahol igen nyilvánvalóvá vált érdeklődése Jendrassik György a fizika és a matematika iránt. 1916-ban megnyerte a Matematikai és Physikai Társulat által szervezett fizikaversenyt. Egyetemi tanulmányait a budapesti Királyi József Műegyetem (a mai BME) Gépészmérnöki karán folytatta, ahol olyan oktatóktól tanulhatott, mint Bánki Donát, Kármán Tódor vagy Zipernowsky Károly, de Berlinben még Einstein és Planck is tanította. 1922. június 26- án kitűnő minősítéssel szerezte meg oklevelét, Zelovics Kornél, a Műegyetem akkori rektorának aláírásával. Pályakezdőként a Ganz gyár Tanulmányi Osztályának keretein belül kapott állást, ahol lehetősége adódott bekapcsolódni az aktuális kutatási és fejlesztési munkákba. Nevéhez számtalan innovatív, világszinten is kiemelkedő műszaki megoldás kidolgozása és szabadalma kapcsolódik. Kísérleti gázturbinájának teljesítménye 100 LE, az elért termikus hatásfoka pedig 21,2% volt, annak dacára, hogy a turbinában, a beömlés előtti legmagasabb hőmérséklet csak 475 C volt. Kiemelendő a gyorsjárású dízelmotor létrehozása is, melyhez egy rugós adagolószivattyú és előkamra konstrukció fejlesztése, illetve szabadalma is hozzájárult. Jendrassik érdeme az axiális kompresszor lapátszámítási módja, ahol rájött, hogy 9 Árpád típusú gyors sínautóbusz az aerodinamikában használt szárnyprofilok felhasználásával javítani lehet a hatásfokot. Körülbelül 600 kompresszor-rács kísérletet végzett és szabadalmaztatta az 50% reakciófokú kompresszort. Az ő fejlesztése az Árpád-motorvonat is, melyet 217 LE-s motor hajtott meg, ami azt jelentette, hogy a Budapest - Bécs távolságot 2 óra 58 perc alatt tette meg, valamint hozzáfogott egy 1000 LE-s gázturbina megépítéséhez, ez volt a CS1 jelű repülőgép gázturbina, amely terv szerint egy 15 fokozatú kompresszorból és egy 10 fokozatú turbinából állt, ezen kívül még sok más fejlesztésben, kutatásban vett részt. Élete minden területébe hatalmas energiával vetette bele magát, lankadatlan szorgalommal és precizitással dolgozott. 1943. május 14-én az MTA levelező taggá választotta, ám a székfoglalóra már nem került sor a háború miatt. 1947-ben Jendrassikot az ország elhagyására kényszerítették, ami igen megviselte lelkileg. Argentínában telepedett le, majd Angliába költözött, ahol tovább folytatta fejlesztőmunkáit. 1951-ben lemondatták magyarországi szabadalmi jogairól is. 1954. február 8-án Londonban hunyt el. 1990-ben posztumusz Széchenyi-díjat kapott. Amikor Jendrassik Györgyről szólunk, hallunk, és olvasunk, megállapíthatjuk, hogy nagyon igaz az, amit 1854-ben Kossuth Lajos így fogalmazott meg: Vannak dolgok, melyeknek emlékezete nélkül nincsen jövendő! Az Energetikai Szakkollégium Jendrassik György emlékfélévének további programjairól az újságban található mellékletben, illetve a www.eszk.org honlapon tájékozódhatnak. Minden érdeklődőt szeretettel várunk. Kalló Péter Energetikai Szakkollégium tagja Elektrotechnika 2013/10
Mérőrendszer fejlesztése napelemtáblák üzemi hőmérsékletének monitorozásához MEE 2013. évi Szakdolgozat Pályázat II. helyezett A dolgozatban egy olyan mérőrendszer lehetséges kialakítását mutattam be, mely alkalmas napelemtáblák üzemi hőmérsékletének és hatékonyságának monitorozására, valamint az így kapott adatok feldolgozásával a köztük fennálló összefüggés meghatározására. Ezt követően a rendszer elemét képző, többcsatornás hőmérőmodul tervezését és prototípusának megépítését végeztem el. Az elkészült eszköz megfelelő működésének ellenőrzéséhez több áramköri és funkcionális tesztet végeztem. In my thesis I described the possible outline of a measurement system that is able to monitor the working temperature and efficiency of solar cells, and determine the actual relationship among these variables by processing the acquired data. After that, I designed and built the prototype of a multichannel thermometer module that might be part of the previously described system. To verify the proper operation of the device, I performed multiple circuit-level and functional tests. Bevezetés Részben a fosszilis energiahordozók véges mivoltának, s így egyre kisebb mértékben való rendelkezésre állásának következményeként, részben pedig a Földünket egyre nagyobb mértékben fenyegető üvegházhatás okozta problémák miatt mind nagyobb szerepet kapnak energiaigényünk kielégítésében az alternatív energiaforrások. A napfény által hordozott elektromágneses energia hasznosítására nyújtanak lehetőséget a napelemek. Hatásfokuk elég alacsony (tipikusan 5 30%), ami különböző külső hatások miatt tovább romolhat. Ilyen hatással bír például a tábla felületi hőmérsékletének emelkedése. Dolgozatom témavezetője a napelemek hatásfokának e hőmérsékletfüggését vizsgálja. A mérőrendszer Kovács Péter Elsőként a DE-TTK Fizikai Intézetének egyik épülete tetején található mini erőmű napelemtáblái hatásfokának és hőmérsékletének monitorozására, valamint az így kapott adatok feldolgozásával a köztük fennálló összefüggés meghatározására alkalmas rendszert 1. ábra terveztem meg. Az adatok gyűjtését és feldolgozását egy Raspberry Pi mini számítógép végzi. Az adatgyűjtéshez szükséges kommunikációhoz a meglévő inverter által támogatott RS-485 buszt használtam fel. A rendszernek a hatásfok számításához szükséges teljesítményadatokat az inverter szolgáltatja. A táblák hőmérsékletének méréséhez szintén az RS-485 buszra csatlakoztatható hőmérőmodul(ok)ra van szükség. A rendszer opcionális eleme egy különálló adatbázisszerver, ahol a mérési eredmények tárolhatók. A mini számítógép egy helyi Ethernet hálózathoz is csatlakozhat, így megfelelő hálózati eszközök alkalmazásával a mérőrendszer távoli felügyelete is egyszerűen biztosítható. Ehhez természetesen a Raspberry Pi-on egy webszerver vagy célalkalmazás futtatása is szükséges. A hőmérőmodul tervezése A dolgozat további részében egy olyan hőmérőmodul tervezését és fejlesztését végeztem el, s mutattam be a koncepciótól kezdve, a kapcsolási rajz és nyomtatott áramkör elkészítésén át egészen az elkészült eszköz teszteléséig, mely alkalmas e feladat ellátására. Első lépésként az eszköztől elvárt funkciókat, azzal szemben támasztott követelményeket határoztam meg. Ezeket fontosságuk szerint három csoportba osztottam. Az alapvetően fontos követelmények csoportja így: 5 db hőmérőbemenet Olcsó, de robusztus hőmérőtípus támogatása 1 C pontosság 0,1 C felbontás 1 minta/másodperc/bemenet RS-485 interfész, Fél-duplex üzemmód, 9,6 kbps átviteli sebesség Modbus protokoll -20 C +55 C működési tartomány 24 VDC tápfeszültség Maximum 1/64 busz terhelés Túlfeszültség és túláram elleni védelem Izolált bemenetek. A fejlesztési folyamat során fontosnak tartottam, hogy ne csak a feladatbeli célra alkalmas eszköz készüljön el, de az majd általános, ipari vagy terepi adatgyűjtő alkalmazásokban is használható legyen. Emiatt az olyan esetekben, ahol minimális erőfeszítéssel opcionális elvárás is teljesíthetővé vált, azokat megvalósítottam. Az ilyen célú felhasználásoknál elvárt üzembiztos működés érdekében az analóg bemeneti rész és a központi vezérlő galvanikus leválasztásának, valamint a modul IEC 6000-4-2 szerinti rendszerszintű ESD védelmének kialakítását is fontosnak tartottam. Az elvárt funkciók figyelembevételével először a modul blokkvázlatát készítettem el, melyet a 2. ábra mutat. A blokkvázlat segítségével a főbb funkciókhoz már egyszerűen tudtam alkatrészeket, valamint típuskapcsolásokat rendelni. 2. ábra A hőmérőmodul blokkvázlata A hőmérőmodul felépítése 1. ábra A mérőrendszer felépítése A modul tápellátását úgy alakítottam ki, hogy az ipari rendszerekben gyakran használt 24, illetve 12 V DC feszültségről is üzemeljen. Mivel az áramkör elemei 3,3 V DC feszültségről Elektrotechnika 2013/10 1 0
Méréstechnika működnek, a bemeneti feszültség csökkentéséhez egy feszültségcsökkentő DC/DC konvertert terveztem. Az izolált analóg rész tápellátásáról egy különálló, leválasztott tápegység gondoskodik. Az analóg rész tápzajának minimalizálásához ez a szükségesnél magasabb feszültséget állít elő, amit egy nagy PSRR-rel (Power Supply Rejection Ratio Tápegység zavarelnyomási tényező) rendelkező lineáris feszültségstabilizátor (TPS79301) csökkent a megfelelő szintre. A modul bemeneteire 8 db külső hőmérő csatlakozhat. Ezek típusának kiválasztása során több szempontot figyelembe véve végül a hőelemek támogatása mellett döntöttem. Bár ezek a célalkalmazásban szükséges hőmérséklet-tartomány többszörösének mérésére alkalmasak, elterjedtségük javítja a modul általános célú alkalmazásának lehetőségét is. A hőmérők egy passzív elemekből felépített jelkondicionáló egységhez csatlakoznak, mely gondoskodik az egyébként lebegő feszültségforrásként működő hőelemek közös referenciapontjának kialakításáról, valamint a tőlük érkező jelek zavarszűréséről. A zavarszűréshez csatornánként egy-egy differenciális és közös modusú aluláteresztő szűrőt alkalmaztam. Mivel a hőelemek a mérési pont és a modulcsatlakozási pontjuk (hidegpont) közti hőmérséklet-különbségtől függő feszültséget szolgáltatnak, a mérési pont abszolút hőmérsékletének meghatározásához a hidegponti hőmérsékleteket is ismerni kell. Ehhez csatornapáronként egy-egy precíziós NTC (Negative Temperature Coefficient negatív hőfoktényező) termisztort használtam fel, melyek a mérési hibák csökkentése érdekében közvetlenül a hőmérők sorkapcsainál kaptak helyet. Az analóg jelek egy 4 differenciális bemenettel rendelkező, 24 bites A/D átalakítóhoz (TI ADS1248) csatlakoznak, 4 db egyenként 4 differenciális csatornával rendelkező analóg multiplexeren (MAXIM MAX4639) keresztül. A kis amplitúdójú, de különböző feszültségtartományú jelek megfelelő erősítéséről a konverterben található beépített PGA (Programmable Gain Amplifier programozható erősítő) gondoskodik. Az átalakító és a multiplexerek digitális jeleinek galvanikus leválasztását digitális izolátorok (Analog Devices ADUM1401A) segítségével oldottam meg. A mérési pontosság növelése érdekében szintén hőmérőpáronként terveztem egy-egy autó zéró csatornát is. Ezek egy 0 V differenciális modusú jelet szolgáltatnak, s a hőmérők jelkondicionáló áramkörével megegyező impedancián keresztül csatlakoznak az A/D átalakítóhoz, így lehetővé téve az általuk okozott ofszethiba szoftveres kompenzálását. Az RS-485 interfész realizálásáról egy 250 kbps átviteli sebességre alkalmas buszmeghajtó (Sipex SP3072) áramkör gondoskodik. Az eszköz Modbus protokollon keresztül kommunikál, így szükség van annak címezhetőségére. A modulcím konfigurálására 8 csatornás DIP-kapcsoló szolgál. Az egyes áramkörrészek vezérlését, az A/D konverter által szolgáltatott feszültségértékek hőmérsékleti értékekké való átszámítását, valamint az RS-485 buszon keresztüli Modbus kommunikáció kezelését egy 11,0592 MHz-es órajellel üzemelő mikrokontroller (ATMEL ATmega328P) végzi. A mikrokontroller programját C nyelven készítettem. Fejlesztéséhez, a fordításhoz és hibakereséshez az Atmel Studio 6.0 alkalmazást, valamint egy JTAG ICE mkii hibakereső és programozó hardvert használtam. A kapcsolási rajz, s abból a PCB tervezéséhez az Altium Designer 12 tervezőprogramot alkalmaztam. A nagy alkatrészszám ( 350 db), s a megfelelő zavarvédelem miatt a NYÁK tervezéséhez 4 rétegű felépítést választottam. Ennek gyártását külső céggel végeztettem el, majd ezt követően az alkatrészek beültetésével elkészítettem az eszköz prototípusát, mely a 3. ábrán látható. Verifikáció A prototípus megépítése után áramköri és funkcionális teszteket is végeztem, hogy igazoljam annak helyes működését. Az áramköri tesztek során a mikrokontrollerben egy külön erre a célra készített programot is felhasználtam. Az áramköri tesztek során az eszköz tápellátásához egy Topward 3302A típusú labortápot alkalmaztam. Az analóg és digitális jelek vizsgálatához Tektronix MSO3054 és DPO3054 oszcilloszkópokat, valamint hozzájuk kapcsolt P6139A típusú mérőcsúcsokon kis induktivitású feltéteket alkalmaztam. A tápvonalak zajának méréséhez egy Tektronix TDS5104B oszcilloszkópot és hozzá egy P6243 típusú aktív FET-es mérőcsúcsot használtam. A funkcionális tesztek során az eszközt egy USB-RS485 átalakítóval számítógéphez csatlakoztatva használtam. Az egyszerű használhatóságot is demonstrálva a tesztekhez szükséges adatgyűjtéseket egy LabVIEW alkalmazással végeztem, melynek elkészítése alig 15 percet vett igénybe. A fejlesztés során végzett számítások szerint a modul az opcionálisan megjelölt 40 +75 C környezeti hőmérséklettartományban is kellett működjön. Ezt egy Thermotron S-32-3800 típusú klímakamrában végzett tesztekkel verifikáltam, melyek során a modul megfelelően üzemelt a 51 +81 C környezeti hőmérséklet-tartományban. Összefoglalás Amellett, hogy az elkészített eszköz megfelelő a célrendszerben történő használatra, több olyan opcionális elvárást is teljesít, melynek hatására szélesebb körű felhasználásra is alkalmas. Külön örömömre szolgált, hogy az eszköz tervezése során opcionálisan megjelölt kiterjesztett hőmérséklettartományú működést is sikerült megvalósítani. A rendelkezésre álló idő hiányában az elkészült eszköz csak egy hőelemfajta (J típus) fogadására lett alkalmas, ám ez mindössze a mikrovezérlő szoftverének hiányossága. Ennek kiegészítésével a modul alkalmassá tehető minden hőelemtípus fogadására. Szintén továbbfejlesztési lehetőséget jelent a hőelem feszültsége alapján a hideg- és melegpontok közti hőmérsékletkülönbség számítására alkalmazott egyszerű lineáris összefüggés módosítása egy komplexebb polinom egyenletre, mely növelné a mérések pontosságát. Kovács Péter National Instruments (NI Hungary Kft.) FVT Tesztmérnök MEE-tag peter3.kovacs@ni.com 3. ábra A hőmérőmodul prototípusa 11 Elektrotechnika 2013/10
Energetika Szijártó Gábor A villamos meghajtású járművek töltőinfrastruktúrájának kialakítása és a töltés hálózati hatásai MEE 2013. évi Szakdolgozat Pályázat III. helyezett Szakdolgozatomban a napjainkban egyre inkább terjedő elektromos mobilitás (röviden: e-mobilitás) területével foglalkoztam. Elméletben tegyük fel, hogy 2020-ra valóban 45 ezer villamos meghajtású jármű (angolul: EV Electric Vehicle) fog Magyarországon közlekedni. A becslés alapján felmerült bennem a következő kérdés: hogyan jelenik meg ez a fogyasztásváltozás térben és időben, milyen hatással lehet a villamosenergia-rendszerre? Ezeket a tényezőket figyelembe véve következtetést lehet levonni a járművek töltés okozta hálózati hatásairól, valamint ez alapján lehet a töltés és az elszámolás jogi szabályozásához módosító javaslatot tenni. A kapott eredmények segítségül szolgálhatnak egy lakossági töltőberendezés helyének kiválasztásában az EV specialitásainak és a járműhasználat sajátosságainak figyelembevételével. This thesis focuses on the development of the electric mobility (in short: E-mobility). The appearance and wide penetration of electric vehicle (in short: EV) may cause problems on the power grid. The study gives a brief summary of energy-consumption as of today and in the future. I discuss the results of the dynamic simulation of the power supply needs for the projected Hungarian EV population between 2012 and 2020. By this I could evaluate the impact of the car-charging (voltage quality) on the power-grids. I conclude that, by considering the EV capabilities, usage statistics in an urban area a more correct planning is possible. In my view 0.3% of the total consumption will be e-car related in 2020. Further studies are focusing on the legal aspects of the EV-recharging, especially the development of the e-infrastructure. I m developing a proposal for the regulatory adaptation. hazánkban növekedésnek indulna a villamos meghajtású járművek száma. Az utóbbi években átlagosan 45 ezer darab jármű kerül forgalomba évente (KSH, 2012). Összehasonlítva ezt a számot a magyarországi becslésekkel, a villamos járművekből éppen ennyit becsülnek a szakértők a vizsgált időszakra. Elemzésem a fogyasztásbecslés módszerén alapul: a múlt és a jelen adataival dolgozik, és az előrejelzés alapján egy várható jövőbeli fogyasztást (kwh) lehet általa prognosztizálni. 1.1. A kutatási feladat leírása A fogyasztásbecslés készítéséhez ismertetném a kutatás három alappillérét: az első lépés a járműhasználati szokások feltérképezése, melynek segítségével fogyasztói csoportokat definiáltam. Utána a villamos járművek technológiai adottságait, lehetőségeit tártam fel, tipizált járműtípusokat határoztam meg, majd hozzárendeltem azokat a fogyasztói csoportokhoz. Végül a villamos töltőberendezések műszaki paramétereit vizsgáltam meg, átlagos töltőberendezéseket állapítottam meg, melyek ki tudják szolgálni az előbb említett járműtípusokat. Az elkövetkező pár oldalon be kívánok mutatni egy olyan dinamikus szimulációt, amely a villamos járművek várható terjedését és az ebből következő fogyasztásnövekedést jelzi előre Magyarországon 2012 és 2020 között. 1.1.1. Járműhasználati szokások feltérképezése A járműhasználati szokások feltérképezése igen komplex feladat: gazdasági, politikai, technológiai, környezeti és társadalmi szempontokból is meg kell vizsgálni az igényeket, hogy azután következtetéseket tudjunk levonni az átlag járműhasználati szokásokra vonatkozóan. Elemzésem során cél volt, hogy minél több fogyasztói csoportot hozzak létre, ezáltal is lefedve a lakosság jelentős hányadát. A járműhasználati szokások feltérképezése során két konkrét példát is megvizsgáltam (saját háztartások), valamint több magyar és külföldi publikációt tanulmányoztam. A leggyakoribb eset két jármű egy háztartásban, ugyanennyi százalékban található az otthonokban egy vagy három jármű (20% és 21%) (1. ábra). A szakdolgozatom négy részre tagolódott: az e-mobilitás várható fogyasztásnövekedés-szimulációja térben és időben feszültségminőség-mérések az MSZ EN 50160 szabvány szerint otthoni fali töltőberendezéssel és nyilvános, utcai töltőoszlopnál járművek jogi szabályozásának áttekintése, jogszabály-módosításra javaslat kidolgozása szabvány szerinti villamos tervezés egy otthoni fali töltőberendezéssel Ezen cikk keretein belül az első és a második kérdéskört szeretném részletesebben körüljárni. 1. Fogyasztásnövekedés-szimuláció Magyarországon 2012 és 2020 között A bevezetőben felmerülő kérdésre szeretnék visszatérni, mely arra keresi a választ, hogy milyen következményei lehetnek, ha 1. ábra Járművek száma háztartásonként Lehetőségem adódott, hogy teszteljek egy Citroën C-Zero-t három hónapig, melyből így valós járműhasználati szokást figyelhettem meg villamos jármű esetén (2. ábra). A diagram abszcisszája a dátumot (napokat), míg az ordináta a megtett távolságot (km-ben) mutatja. Az ábrán jól látszik, hogy az átlagos napi használat 20-30 km volt, míg a legnagyobb napi távolság 70 km volt. Vizsgáltam speciális esetet is: például nyaralás során általában a helyszínre utazás jelent nagyobb távolságot, a helyi közlekedés nem jelentős. Az adatok elemzése után három fogyasztói csoportot hoztam létre. Az első csoport a személyautókat használóké (pl.: családi, vállalati, taxi, stb.). A második csoport a kétkerekű Elektrotechnika 2013/10 1 2
Energetika 2. ábra Saját villamos jármű használati szokás közlekedési eszközöket használók lennének. A harmadik csoport pedig a nagyobb tömegű járműveket képviseli (fuvarozás, busz, tömegközlekedés, stb.). Az egyértelműen látszik, hogy a villamos meghajtás számos előnye mellett a technológia Akhilleusz sarka a járművek hatótávolsága. Éppen ezért olyan csoporton belüli kategóriákat határoztam meg, amelyek ennek ellenére hozzárendelhetők valamelyik járműtípushoz. Jól mutatja ezt a harmadik csoportban a városnéző busz, a helyi tömegközlekedés és a reptéren belüli busz esete. 1.1.2. Konkrét e-jármű-típusok A járműhasználati szokások feltérképezése által meghatározott fogyasztói csoportokat hozzárendeltem villamos járműtípusokhoz. Szeretném hangsúlyozni, hogy a városi tömegközlekedési eszközökkel (így például villamossal, trolibusszal), valamint a vasúti közlekedéssel nem foglalkoztam a 1. táblázat Járművek összehasonlítása Citroen C-Zero Jelleg Hatótáv [km] (villamos meghajtású) Töltési idő [óra] Sebesség [km/óra] szakdolgozatom során. A következő hét konkrét példát szeretném bemutatni, amelyek valamilyen szinten lefedhetik a mostani járműhasználati szokások jelentős részét (1. táblázat). 1.1.3. Villamos töltőberendezések vizsgálata A fogyasztásnövekedés szimulációjához szükséges a villamos töltőberendezések górcső alá vétele. Jelenleg a villamos meghajtású járműveket üzemeltetők az otthonukban, illetve néhány nyilvános töltőállomáson (főleg áramszolgáltatók által telepített nyilvános töltőállomásokon, például Budapesten, valamint az M1-es autópálya mentén és a Balaton körül) tölthetik fel a járműveiket. Magyarországon jelenleg 21 darab nyilvános töltőállomás található és körülbelül hasonló számú lehet a magántulajdonban lévő fali töltő. Becslésem szerint tehát megközelítőleg 50 darab töltőberendezés lehet ma használatban az országban, de számuk folyamatosan bővül. Teljesítmény [kw] Fajlagos kapacitás [kwh/km] személy 130 6 130 49 0,123 Tornádó robogó 80 3-8 35 0,3 0,012 Tesla Roadster Peugeot Partner Nissan Leaf IVECO Daily BYD e-bus 12 sport 394 3,5 201 185 0,134 170 6-9 130 49 0,132 személy 120 4 120 80 0,2 kisáruszállító haszongépjármű 90-130 8 70 80 2. táblázat Töltési idők Töltési idő [óra] 0,1615 0,2347 autóbusz 250 3-5 70 110 1,032 Tipizált 130 5 130 50 0,2 Töltőberendezés teljesítmény [kw] Feszültség (V) Legnagyobb áram (A) 6-8 3,5 (1 fázis) 230 AC 16 2-3 10 (3 fázis) 400 AC 16 3-4 7 (1 fázis) 230 AC 32 1-2 24 (3 fázis) 400 AC 32 0,25-0,5 63 (3 fázis) 400 AC 63 0,25-0,5 egyenáram 400-500 DC 100-125 A villamos járművet a hagyományostól számos jellemző különbözteti meg. Az e-járművek egyik fontos paramétere: a töltési idő, amit számos tényező befolyásol. Nemcsak a töltőberendezés teljesítménye a meghatározó, hanem többek között a teljesség igénye nélkül az akkumulátor állapota és a környezeti hőmérséklet is. Ezen táblázat adatai villamos töltőberendezések összehasonlítását mutatják be (2. táblázat). A villamos töltőberendezések vizsgálatánál nem lehet szó nélkül elmenni a villamos meghajtású járművek töltésének a villamosenergia-rendszerre gyakorolt hatásai mellett. Ehhez feszültségminőségméréseket végeztem otthoni fali töltőberendezéssel és nyilvános, utcai töltőoszlopnál. Szakdolgozatom második részében ezzel a témával foglalkoztam részletesebben. Citroen C-Zero Óbudai Egyetem e-robogója BKV által is tesztelt e-busz 1.2. Dinamikus szimuláció Különböző tanulmányok és szakértői cikkek összegzése alapján, 2020-ra 45 ezer villamos meghajtású jármű jelenhet meg (a teljes járműállomány 1,2%-a) (3. ábra). A három vizsgált terület kumulálásával létrehoztam egy szimulációt 13 Elektrotechnika 2013/10
lehetséges terjedésének figyelembevételével történik. A járműtöltések hatásai bizonyítottan megjelennek a feszültségprofilon, az alap- és felharmonikusok veszteségeinél, a transzformátor terhelésénél és a teljes harmonikus torzításnál (THD). 3. ábra e-jármű szám becslése Magyarországra vetítve a MATLAB nevű szoftverrel, mely vizualizálja a villamos járművek elterjedését Magyarországon 2020-ig. Mindebből egy modellt dolgoztam ki, mellyel könnyedén akár laikusok számára is - kiszámolható, hogy az e-mobilitás terjedése esetén milyen fogyasztásnövekedés várható. Ezzel kapcsolatosan alkottam egy leegyszerűsített képletet is: típusautó (kwh/km) x szokástípus (km/év) x db szám = =töltési igény (kwh), mellyel a prognosztizált járműszám megváltozása esetén könnyedén újrakalkulálható a fogyasztáseltérés. A részletes számolásról röviden: heti megtett átlagos távolságokat (km) vettem alapul, azokat megszoroztam a járművek fajlagos kapacitásával (kwh/km). 12 fogyasztói csoportot határoztam meg ezekből az adatokból. Majd éves felbontásba helyeztem át az adatokat. Megbecsültem, hogy bizonyos csoportoknál mennyi tipizált jármű várható az egyes években. 3. táblázat Összesített, fogyasztások megjelenítése megyeszékhelyenként Az összefoglaló kimutatás (3. táblázat) megmutatja, hogy megyeszékhelyenként milyen fogyasztásváltozások várhatóak a következő 8 évben. 2.1. Feszültségminőség-mérés Az Óbudai Egyetemen egy kísérleti mérést végeztem a PQube nevű univerzális mérő-regisztráló műszerrel egy fali villamos töltőberendezésen (lásd 4-5. ábra). A töltő névleges adatait ismertettem a Villamos töltőberendezések vizsgálata című pontban (2. táblázat). A járművet három órán keresztül töltöttem körülbelül 50%-os akkumulátortöltöttségi szintről. A mérés a várt értékeknek megfelelően alakult, a 4. ábrán jól látható, hogy a berendezés közel a névleges teljesítménnyel (3 kw) tölti a járművet, eközben 14 A-t ad le (lásd a két diagramot). Ahogy az akkumulátor kezdi elérni a 100%-os töltöttségi szintet, úgy a töltőáram is csökkenni kezd. Ez a folyamat addig folytatódik, míg a töltő áram az állandó érték 15%- ára nem csökken (kb. 0,5 kw, 2,5 A). Ezután a töltőberendezés lekapcsol. A töltő feszültsége a mérés során a névleges érték (U n =230V) 5%-án belül volt. 4. ábra Folyamatos mérésre (2 hónapig) telepített PQube műszer az Elmű Váci úti töltőoszlopánál 5. ábra Mérés az Óbudai Egyetemen a Schneider Electric fali töltőjével A mérési elvet alkalmasnak találtam egy hosszabb mérési sorozat megkezdéséhez. Folyamatos (2 hónapon keresztül) mérést végeztem egy áramszolgáltató által telepített nyilvános töltőoszlop gyakorlati üzemének megismeréséhez (lásd 4. ábra). Feladatként tűztem ki a járműhasználati szokások feltérképezését (mely eredményeket felhasználtam, lásd 1.1.1. pont) a meglévő töltőpont energiafelhasználási adatainak igénybevételével. A járművek töltése révén okozott hálózati hatás szimulációs 2. A töltés hálózati hatásai A villamos meghajtású járművek akkumulátorainak töltései nagyteljesítményű nemlineáris terhelések, melyek jelentős mennyiségű áram harmonikust hozhatnak létre. Ha ezeket a járműveket integrálni szeretnénk a leendő okos hálózatokba (smart grid), abban az esetben a feszültségminőség-jellemzőket alaposan meg kell vizsgálni. A teljesítményáramlások (load flow) analízise a járművek 6. ábra Töltő áram és teljesítmény karakterisztikája az idő függvényében Elektrotechnika 2013/10 1 4
Energetika vizsgálata különböző idősíkokon történt (órás, napi, heti és havi hatások). A PQube műszer által gyűjtött adatokat kiértékeltem az MSZ EN 50160 szabvány szerint (feszültségminőségi jellemzők szempontjából). 3. Eredmények Számításaim szerint 2020-ban az ország éves villamosenergiafogyasztásának (ami most 2013-ban 35-40 TWh éves szinten) 0,3%-át (63 GWh éves fogyasztási igény jelentkezhet) tehetik ki a villamos meghajtású járművek. A Magyarországon prognosztizált villamos meghajtású járművek által generált energiaigény térbeli és időbeli elosztását vizualizáltam. Véleményem szerint 2012-ben Budapest és Győr a meghatározó a villamos közlekedés területén, 2020-ban szinte az összes nagyvárosban megjelenhet az e-mobilitás. (lásd az 7. ábrát) 7. ábra Fogyasztásbecslés Magyarországon 2012-ben és 2020-ban Ez az eredmény segítséget nyújthat a villamos töltőberendezések elhelyezésében, azaz a töltőinfrastruktúra kialakításában. A műszer által gyűjtött adatokat megvizsgáltam az MSZ EN 50160:2011 szabvány követelményei szerint. Az áram nagyobb egy-egy időszakra (töltés), a feszültség ingadozása a napi terhelések miatt van, ahogy a feszültség adott érték alá csökken, az alállomás egy fokozatot feljebb szabályoz a táptranszformátoron (NAF/KÖF) (lásd 8. ábra). 8. ábra Feszültségminőség-mérés A nyilvános töltőoszlop energiafelhasználási adatai szerint a két hónap alatt összesen 36 járműtöltést hajtottak végre. Az összes töltési időtartam 16 óra 37 perc volt, az előbbi két számból egy átlagot képezve 1 óra 16 perces töltési időtartamot kapunk. Tehát nyilvános töltőállomásnál hasonló időtartamokkal számolhatunk a töltés hálózati hatásaival kapcsolatosan a villamosenergia-rendszer vonatkoztatásában. 4. Következtetések, javaslatok, jövőbeli tervek 4.1. Következtetések Véleményem szerint várható, hogy azok a háztartások, amelyeknél majd villamos járművet fognak birtokolni, a 2 vagy több jármű kategóriába fognak tartozni. A tisztán villamos meghajtású járművek továbbra is túlnyomórészt városi autóként vagy a családban második járműként lehetnek jelen. A fogyasztói csoportok igényei során azt állapítottam meg, hogy a villamos járművek a mai technológiai állás szerint elsősorban még mindig városi közlekedésnél kerülhetnek számításba. A taxitársaságok, fuvarvállalatok és áruszállítás vonatkozásában pilot project jelleggel felmérhető lenne, mennyire alkalmas az elektromos autó bevezetése. A mérések során kimutatható (Feszültségminőség-mérés fejezet), hogy igen nagy töltőteljesítménnyel (legalább 3 kw) számolhatunk egy-egy villamos jármű töltése során, ami akár 6-8 óráig is eltarthat a háztartásokban. Így az egyidejűségi tényező (pl.: az MSZ 447: 2009 szabvány foglalkozik a csatlakozás kisfeszültségű, közcélú hálózatra követelményeivel) fogalmát érdemes átgondolni, hiszen hasonló villamos készülékek nemigen találhatók az otthonokban. 4.2. Javaslatok Az e-mobilitás a szmogriadók időpontjaiban különösen hangsúlyos lehet, azon időszakokban, amikor a robbanómotoros járműveket tiltják, addig a villamos meghajtású járművek használatát engedélyezik. Cél lehet továbbá, hogy a Nyugat- Európában már megvalósult támogatási rendszer Magyarországon is elérhető legyen, például ingyenes parkolás, a buszsáv használata vagy az elektromos autók vásárlása, illetve a töltőinfrastruktúra-építés elősegítése kedvezményeivel. Az elterjedés jelentős infrastrukturális feltétele a töltőállomás-hálózat kiépítése, a tapasztalatok szerint minden elektromos autó után másfél töltőállomást kell létrehozni a kényelmes használat érdekében ez azt is jelenti, hogy még a pesszimista várakozások szerint is jóval több, mint 40 ezer töltőállomásra lesz szükség. A töltőállomások mintegy 60 százalékának (24 ezer) a fogyasztó lakásánál kell létesülnie, célszerűségből például az éjszakai töltés érdekében. 4.3. Jövőbeli tervek Számos területe van az e-mobilitásnak, amivel foglalkozni lehetne, de az idő szabta korlátok gátolták ezt. A témában való elmélyedés során világossá vált számomra, hogy hazánkban mennyire érintetlen terület még az e-mobilitás, viszont ezzel párhuzamosan mekkora lehetőségeket is rejt magában annak kiaknázása. Amennyiben a jövőben lehetőségem nyílik rá, terveim között szerepel a jogi szabályozási környezet kialakításának előmozdítása és egy esetleges törvényjavaslat országgyűlés elé terjesztése. Továbbá az elektromos járművek műszaki vizsgáztatása, forgalomba helyezése. Közúti jelzőtáblák (töltőpont jelzése), parkolás és töltés kezelése (töltőhely kijelölése és jelölése). Töltőhely szabadon tartása, parkolási díjfizetés. Megemlíthetném a járművekkel kapcsolatos szabványosítási teendőket, mint a villamos biztonság: érintésvédelem, javítás-karbantartás, baleset-és tűzvédelem. Köszönetnyilvánítás A téma iránti érdeklődésemet Hollandi Gábor indította el. A munkám során sok segítséget kaptam dr. Kádár Pétertől (aki belső konzulensem volt), továbbá az Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar Villamosenergetikai Intézetétől, eszközöket és helyszínt biztosítottak. Az ELMŰ-ÉMÁSZnál Bessenyei Tamás külső konzulensként lendítette előre a munkámat. Az egyes méréseket Szabó Ferenccel végeztük el. Az egyik villamosipari kereskedő vállalat biztosította számomra a további eszközöket és egy villamos meghajtású autót. Szeretném megköszönni Ruff Engelbertnek és Szigethy 15 Elektrotechnika 2013/10
Lászlónak, hogy velük egy csapatban részt vehettem a Tudományos Diákköri Konferencián (TDK), majd az országos versenyen is elindulhattunk ebben a témában. Végezetül szeretném megköszönni dr. Sós Mártának, Abonyi Andreának és Simó Zoltánnak, akik értékes észrevételekkel lendítették előre munkámat. Irodalomjegyzék 1. Elektrotechnika, 2012. árprilis. Villamos autókról és az okos hálózatokról közérthetően, pp. 5-7, szerző: Haddad Richárd. E-mobility A villamos autók hatása a villamos hálózatra, pp.9-13, szerzők: Farkas Csaba, Szabó Kristóf István. Nincs új a nap alatt... Villanyautók egykor, szerző: Dr. Jeszenszky Sándor 2. ETV-Erőterv Zrt. E-mobility, Elektromos meghajtású járművek, I. kötet, 2010. november 22. 3. Communities and Local Government. Review of permitted development for charging points for electric cars, Will French, 2009. november 4. Electric Transportation Engineering Corporation. Electric Vehicle Charging Infrastructure Deployment Guidelines British Columbia, 2009. július 5. City of Westminster. Installation of Two On-Street Recharging Points for Electric Vehicles, 2006. december 6. Tohoku University Sendai, A LP based Solution to Determine Maximum Number of Available Electric Vehicle Fast-Chargers without Distribution Voltage Deterioration, Masanori Abe, Hiroumi Saitoh 7. RWE Autostrom, Statusbericht zum Projekt e-mobility, Dr. Gaul, 2009. augusztus 8. Dr. Kádár P. (2008): Villamosenergia-gazdálkodás, BMF KVK 2047, Budapest, 5.2. fejezet 9. Pöyry Erőterv Zrt., Arnold Ákos, Bessenyei Tamás Elektromos mobilitás E-mobility, Lehetőségek és feladatok az elosztó hálózati engedélyes számára, 2011. szeptember 12. 10. ABB elektromos autó (EV) infrastruktúra. Suhajda Gábor, ABB Kft PP-PS divízió, 2012. február 23. 11. MSZ EN 50160:2011 - A közcélú elosztóhálózatokon szolgáltatott villamos energia feszültségjellemzői http://powerstandards.com/pqube.php MSZ EN 61000-4-30:2003 - Power Quality Measurment Method Szíjártó Gábor Villamosmérnök DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG.E MEE-tag szijarto.gabor@dehn.hu HUNYADI Kft. 30 éves FAM BIZOTTSÁG PÁLYÁZATI FELHÍVÁSA a kis-, közép- és nagyfeszültségű FAM szerszámok átvételi és periodikus felülvizsgálatát végző FAM Laboratórium minősítés megszerzésére 2014 évre. A 72/2003. (X. 29.) GKM rendelet a Feszültség Alatti Munkavégzés Biztonsági Szabályzatának kiadásáról 2. (2) b) pontja a FAM Bizottság feladatává teszi a FAM tevékenységhez használt eszközök vizsgálatát végző vizsgálólaboratórium minősítését. A Bizottságnak a minősítést a Szabályzat 4. pontja szerint a FAM eszközök átvételi és periodikus felülvizsgálatát végző laboratóriumokra kell elvégeznie. A Bizottság a feladatának ellátásához elkészítette a kis-, közép- és nagyfeszültségű FAM eszközök átvételi és periodikus felülvizsgálatát végezni kívánó laboratóriumok felszereltségére és tevékenységére vonatkozó Ajánlásokat, amelye(ke)t a famb@mee.hu e-mail címen történő jelentkezés után a FAM Bizottság megküld a pályázónak. Kérünk minden olyan gazdálkodó szervezetet, aki 2014. január 1-től FAM eszközök átvételi és/vagy periodikus felülvizsgálatát végző FAM Laboratóriumot kíván működtetni, úgy az említett rendelet 4. pontjának megfelelően nyújtsák be pályázatukat (írásban és elektronikusan) a vizsgálni kívánt szerszám és/vagy eszköz csoport feltüntetésével és a minősítendő vizsgáló laboratórium rövid bemutatásával 2013. november 15-ig a FAM Bizottsághoz (MEE-FAM Bizottság 1075 Budapest, Madách Imre út 5. III. emelet vagy famb@ mee.hu). A minősítést a FAM Bizottság egy évre adhatja, ezért azt évente meg kell ismételni. A pályázat beérkezése után a minősítés elnyerését a FAM Bizottság az Elektrotechnika című folyóiratban közzéteszi és erről közvetlenül írásban is tájékoztatja a minősítést elnyert laboratóriumo(ka)t. Budapest, 2013. szeptember 27. FAM Bizottság Elektrotechnika 2013/10 1 6
Világítástechnika Fogl Máté 12x2,3kW-os színpadi fénytechnikai szabályzó eszköz tervezése MEE 2013. évi Szakdolgozat Pályázat IV. helyezett Már középiskolás korom óta építek egyedi áramköröket, berendezéseket, így egyértelmű volt számomra, hogy a szakdolgozatom végeredménye is egy megépített készülék legyen. Családi vállalkozásunk rendezvények hang- és fénytechnikájával foglalkozik, melyek lehetnek színházi darabok, koncertek, fesztiválok, így biztossá vált, hogy egy dimmer berendezés tervezéséről fogok írni, és a megépített készüléket használhatom munkáink alkalmával. Ezért elkezdtem ismereteket gyűjteni e témával kapcsolatban. I ve been engineering unique, custom-designed electric circuits since I was at secondary school, so it was evident, that the outcome of my diploma work has to be a working device. Our family enterprise deals with light and sound technics serving different kinds of programmes such as concerts, theatre performances, festivals etc. These circumstances brought up the idea of writing my essay on designing and carrying out a dimmer, that would be useful for our enterprise in the future. For this reason I ve started to collect information in this field of sience. 2. ábra DC dimmer A PWM-áramkör fő egysége egy komparátor, mely egyik bementére kapcsolt fűrészfogjel (esetleg háromszögjel), másik bemenetére kapcsolt 0-10 V vezérlő különbségét jeleníti meg a kimenetén, ez a kimenet négyszögjel, melyek kitöltése 0-10 V feszültség aktuális értékétől függ. (2. ábra) DC esetben egy visszacsatolt oszcillátor található a komparátor mellett, mely a háromszögjelet állítja elő, ennek frekvenciája módosítható, ha szükséges. Kapcsoló félvezető elemként darlington tranzisztort, vagy kapcsoló mosfetet alkalmaznak. A szabályozást 12-24V-os feszültségszinten a 3. ábra mutatja. A színpadtechnikában az elterjedt világítóberendezésekben feszültségszabályozást kell alkalmazni. Kezdetben a modern félvezető eszközök megjelenése előtt előtétellenállásokat, később változtatható csatolású transzformátorokat, majd folyamatosan változtatható 3. ábra Nullátmenet-vezérelt fűrészfog-generátor csatolású torroid transzformátorokat (reduktorokat) használtak. Modern félvezető elemekkel könnyen megvalósítható kapcsolóüzemű eszköz, mellyel feszültségszabályzás lehetséges. Elvben hasonló működésű az áramkör AC és DC változata. Kapcsolóüzemű berendezések döntő többsége PWM (Pulsus Wild Modulation) vezérlést használ, tehát impulzusszélességmodulációt, ez azt jelenti, hogy a bekapcsolási impulzus hosszúságának és a bekapcsolási impulzusok közötti időnek az arányával lehetséges a szabályzás. Ha a kapcsolási frekvencia elég nagy, az emberi szem folyamatos szabályozást észlel. (1. ábra) A színpadtechnikában alkalmazott dimmer váltakozó feszültségről üzemel, itt a komparátor mellett egy olyan áramkör szükséges, mely a hálózat nullátmeneteit detektálja, e segítségével állítja elő a lefutó fűrészfogjelet, mely lefutása minden 0 pontban történik. A komparátor kimenete galvanikus elválasztáson keresztül, ami egy optotriac, triacot hajt meg, ami a változó kitöltésű vezérlő jel miatt késleltetve gyújt be, ez a késleltetés a gyújtáskésleltetési szög. A fogyasztóra a fázishasított szinuszjel kerül, ezzel a rájutó feszültség effektív értéke változtatható. Az izzószál lomhaságának köszönhetően, illetve annak, hogy 50 Hz-es hálózaton 100 Hz-es frekvenciájú a vezérlőjel, villogás nem tapasztalható, hanem folyamatos fényerő-változtatás lehetséges. A fázishasítás rendelkezik egy nagyon zavaró tulajdonsággal, ez a kapcsolásokkor keletkező zavar. (4. ábra) Ezért a dimmerkör szerves része a kimeneten egy fojtótekercs, ami késlelteti a hirtelen felfutó kapcsolási éleket, így az alacsony frekvenciás zajok csökkennek. Emellett a bemenetet is el kell látni hálózati zavarszűrű egységgel, ami a nullvezetőn terjedő vezetett zavarokat is minimalizálja. Ezek kiválasztása is a feladat volt, melyeket TME alkatrész-kereskedelem 1. ábra PWM-jelalakok katalógusából választottam ki. A szakdolgozat kiírásában 17 Elektrotechnika 2013/10
4. ábra Egy csatorna AC dimmer blokkvázlata csatornánként 2,3 kw-os terhelhetés szerepelt, ez 10 A-es üzemi áramú alkatrészeket igényel. A 2,3 kw a gyakorlati felhasználásnak megfelel, mivel egy csatornára 2db 1000 W-os, illetve 3-4 db 500 W-os világítótestet szoktak csatlakoztatni. Triacból a BT139 megfelelő a célnak, mivel jól méretezett hűtéssel képes 16 A-es terhelhetőségre. A következő feladat a működés ellenőrzése méréssel. Ehhez építettem egy 4 csatornás mérőmodellt. Ez azért szükséges, mert így könnyebben csatlakoztathatóak a műszerek mérővezetékei és lakatfogói. A nyomtatott áramköri lemezeket a mérőmodellhez és a készülékhez is én készítettem fotótechnikás eljárással. (5. ábra) A nyákgyártást megelőző, nyáktervezést az aktuális vezetősávszabványok betartásával CIRCAD programmal végeztem. (6-7. ábra) 6. ábra Az egyik mérési összeállítás: HIOKI POWER QUALITY ANALYZER és a 4 csatornás mérő modell 5. ábra A teljesítményegység, illetve vezérlő egység nyákterve A beültetés és élesztés után következhetett a mérés, amit a PTE PMMIK mérőlaborjában végeztem dr. Tarnik István tanár úr segítségével. A működési jelalakokat és az alacsonyfrekvenciás zavarokat és ezek felharmonikusainak vizsgálatát HIOKI POWER QUALITY ANALYZER 3196 műszerrel végeztük. A nagyfrekvenciás vezetett zavarok mérésére Rohde&Schwarz mérőrendszert használtunk, amely R&S ESCI EMI Test Receiver típusú analizátorból és a R&S ESH2-Z5 V-Network, 4 lines, 25 A típusú hálózati szűrőből áll. Ez az intelligens analizátor ismeri az aktuális szabványokat, és így a mérés elvégzése után ki is értékeli. Mivel a 4 csatornás mérőmodellen csak 1 csatorna tartalmazott nagyfrekvenciás szűrőt, jól megfigyelhető a működése. Az a csatorna felelt csak meg az előírásoknak, mely tartalmazta a szűrőt. (8. ábra) Elektrotechnika 2013/10 1 8
8. ábra b: 12 csatornás berendezés 8. ábra c: 4 csatornás modul ami azért fontos, mert ha 1 fázis marad, a másik kettő kiesik a betápvonalon, a berendezés működőképes marad. (9. ábra) A megépítés óta már többször üzemelt rendezvényen, a működés zavartalan volt, a szűrők is beváltak, hiszen a színpadon alkalmazott hangtechnikán hallhatóvá is válna, ha ez nem így lenne. 7. ábra A mérési eredmények egy része Ezek után megépítettem a 12 csatornás berendezést, minden csatornán hálózati szűrővel, és minden kimeneten fojtótekerccsel. A berendezés 19 -os rack dobozba került, ami 2 egység magas. A kimenetek védelmét 10 A-es C típusú kismegszakító látja el. A bemeneten 3 db 1 fázisú Fi relé található, 9. ábra Használat közben 8. ábra 12 csatorna blokkvázlata, megépített 12 csatornás berendezés, illetve a 4 csatornás teljesítményegység, ebből 3 található a berendezésben a: 12 csatornás AC dimmer blokkvázlata Fogl Máté Villamosmérnök, világosító, Pécsi Nemzeti Színház MEE-tag dj-fm@freemail.hu 19 Elektrotechnika 2013/10
Szakmai előírások Arató Csaba MEE JOGSZABÁLYFIGYELŐ 2013/6 A következőkben a Magyar Közlöny 2013. évi augusztus 16-i számaiban közzétett, a műszaki szakembereket is érintő jogszabályra és a jótállással kapcsolatos hatósági magyarázatra hívjuk fel a figyelmet. 309/2013. (VIII. 16.) Korm. rendelet a megújuló energiaforrásból és a nagy hatásfokú kapcsolt energiatermelésből nyert villamos energia származásának igazolásáról Magyar Közlöny 2013. évi 137. szám. 2013. augusztus 16. A rendelet néhány kivétellel a kihirdetését követő napon lépett hatályba. A rendelet egyes fejezetei az értelmező rendelkezések után a megújuló energiaforrásból és a nagy hatásfokú kapcsolt energiatermelésből nyert villamos energia származásának igazolásával kapcsolatban a következő eljárásokat részletezi, illetve ezek végrehajtását írja elő: származási garancia-nyilvántartás és a forgalmi számla nyitása és megszüntetése, az erőműegységek minősítése, a származási garancia kiállítása, a származási garancia felhasználása és átruházása, a külföldi származási garancia elismerése, ellenőrzés, adatkezelés és jogkövetkezmények. 249/2004. (VIII. 27.) Korm. rendelet az egyes javító-karbantartó szolgáltatásokra vonatkozó kötelező jótállásról A közelmúltban a Magyar Elektrotechnikai Egyesület VILLGÉP Csoportja e kormányrendelet gyakorlati alkalmazásával kapcsolatban magyarázatot, illetve eligazítást kért az e témában illetékes hatóságtól. A választ Budapest Főváros Kormányhivatala Fogyasztóvédelmi Felügyelőségétől kaptuk meg. A következőkben közzétesszük a javításokkal kapcsolatos jótállásokról szóló hatósági tájékoztatást, Jakabfalvy Gyula kiegészítő magyarázatával. A kormányrendelettel kapcsolatos eligazítást a javítást végző vállalkozók kérték és elsősorban nekik szól, de úgy gondoljuk, hogy a téma mindenkit érint/ érinthet. A különféle termékek javítására, karbantartására megbízást adó felhasználóknak, illetve fogyasztóknak, a javíttatást kérőknek is célszerű tisztában lenni az itt leírtakkal. A Felügyelőség 2013. szeptember 11-én kelt levelében a következőkben foglalta össze a rendelet gyakorlati alkalmazásával kapcsolatos tudnivalókat(lásd keretes szöveg). (A Fogyasztóvédelmi Felügyelőségtől kapott válaszlevél teljes terjedelemben, fakszimile változatban a MEE honlapján, az aktuális szám alatt a linkre kattintva olvasható!) Fogyasztóvédelmi Felügyelőségtől kapott a választ Jakabfalvy Gyula a következőkkel egészítette ki: A Felügyelőség levele a Fizető javításokra vállalandó jótállásokkal foglalkozik. Ez egy nagyon világos, jó tájékoztatás, de azért néhány dologra külön felhívjuk a figyelmet: 1.) A leírás pontos tájékoztatást ad arra, hogy a vonatkozó rendelet milyen termékcsoportokra ír elő javítás utáni kötelező jótállást, és azt milyen módon kell dokumentálni! 2.) Ebből következik egyértelműen az is, hogy a felsorolt termékcsoportoktól eltérő esetekben minden javító-szolgáltató maga döntheti el, hogy milyen munkákra, illetve szolgáltatásra vállal jótállást, és ha igen, akkor azt milyen feltételekkel. Azonban ezt dokumentálni kell a magyarázatban leírt módon, akkor is, ha a felek megegyeztek abban, hogy az elvégzett szolgáltatásra semmilyen kötelező jótállásban nem állapodtak meg. Ez egy kiemelten fontos kérdés, mert ha a megrendelő később megváltoztatja álláspontját és a vélt jogait peres úton kívánja érvényesíteni, ha a dokumentálás és aláírás nem történt meg, akkor a szolgáltató nem tudja bizonyítani a jóhiszeműségét. 3.) Ha a szolgáltató saját maga szabja meg a jótállási feltételeket, és ebben a vevő (megrendelő) beleegyezett, akkor, amit írásban vállalt, azt mindenképpen teljesíteni kell! 4.) A Fizető javításnál a törvény nem tesz különbséget a megrendelők között, vagyis ebből a szempontból teljesen mindegy, hogy a megrendelő magánszemély vagy vállalkozás! 5.) Az itt fel nem sorolt vitás esetekben a Polgári Törvénykönyv ad eligazítást! Elektrotechnika 2013/10 20