III. Rész Áttekintés az energiaátalakításokról és az energia-átalakítókról
Energia átalakítás Villamos energia átalakítás áttekintése: Az energia, a teljesítmény, és a hatásfok fogalmak áttekintése Az energia: munkavégző képesség. A teljesítmény a munkavégző képesség időegységre eső része. Elnevezések: Mechanikában: A potenciális, vagy helyzeti, vagy rugalmas energia, A mozgási, haladó, vagy forgó mozgás energiája, Veszteséggel kapcsolatos, pl. súrlódás legyőzéséhez szükséges energia. Elektrotechnikában: Villamos térben tárolt energia, Mágneses térben tárolt energia, Elektromágneses térben tárolt energia, Veszteséggel kapcsolatos energia, pl. ellenállásban fellépő ohmos veszteség, disszipáció.
Energia átalakítás Elnevezések: Hőtanban: Egy rendszer belső energiája, A rendszerhez kapcsolódó, vagy a rajta végzett munka, És a hő, vagy más szak-zsargon néven a hő-energia, Sugárzás útján terjedő energia. Kémiában, vegyiparban: Bontási energia, vagy bomlási energia,(egy vegyületnél), vagy pl. hidrogén égése, Egyesítési energia, vagy szintetizálási energia, Ipari gyakorlatban: Hagyományos energia, tüzelés (lignit, szén, olaj, gáz, (foszillis), atom energia stb.) Megújuló energia, nap, szél, vízi, bio, geotermikus energia, stb.
Képek: Mérnöki alapok II. Energia átalakítás Szél energia hasznosító a szélmalom
Képek: Mérnöki alapok II. Energia átalakítás Vízi energiát hasznosít a vízimalom, ez egy felülcsapott vízi kerék. Vízimalom (Tata, Komárom m., 1972) Forrás: http://mek.oszk.hu/02100/02115/ht ml/5-1420.html
Energia átalakítás Képek: MHD generátor a következő web címről: http://en.wikipedia.org/wiki/file:mhd_generator_%28en%29.png
Energia átalakítás Az energia átalakítók áttekintése: A villamos energia jó hatásfokú átalakíthatósága, továbbíthatósága és eloszthatósága miatt általánosan elterjedt az alábbi folyamat: Adott energia Átalakító Villamos energia Példák: Energia formák: Forgó mozgás energiája Szén égéshője Gáz, olaj égéshője Atommag kötési energiája Víz helyzeti, v. mozg. energ. Szél mozgási energiája Nap sugárzott energiája Nap sugárzott energiája STB. Átalakító Generátor Kazán, gőz, turbina Gázturbina Atomreaktor Víz turbina Szél kerék Nap kollektor Napelem STB. Eredmény: Villamos energia Forgó mozgási energia Forgó mozgási energia Fűtő pálca belső, (hő) energia Forgó mozgási energia Forgó mozgási energia A hőhordozó közeg belső energiája Villamos energia STB.
Maxwell-egyenletek áttekintése Maxwell-egyenletek áttekintése: A fizikai mérések alapján kialakult ismereteket az emberi gondolkodás elvonatkoztató képessége segítségével egységbe foglalták. Ezt tömören a Maxwell-egyenletek fejezik ki. 1., rot H = J D t 4., div D = 2., rot E = B t 5., 6., D = ε E B = H 3., div B 0 7., J = E
Maxwell-egyenletek áttekintése Maxwell-egyenletek áttekintése: A fizikai mérések alapján kialakult ismereteket az emberi gondolkodás elvonatkoztató képessége segítségével egységbe foglalták. Ezt tömören a Maxwell-egyenletek fejezik ki. 1., rot H = J D t 4., div D = 2., rot E = B t 5., 6., D = ε E B = H 3., div B 0 7., J = E
Maxwell-egyenletek áttekintése Maxwell-egyenletek áttekintése: A differenciális és az integrális alakok 1., 2., rot rot H = E = J B t D t l l H dl = E dl = A J A da B t A da D da t 3., div B 0 A B da= 0 4., div D A D da = V dv
Maxwell-egyenletek áttekintése: Mérnöki alapok II. Maxwell-egyenletek áttekintése 2. rot E = B t ; u i = d d t ; E U i 11.1 ábra. Nyugalmi indukció 11.2 ábra. Mozgási indukció
Maxwell-egyenletek áttekintése: Mérnöki alapok II. Maxwell-egyenletek áttekintése 1., rot H = J D t 6., B = 0 H 13.1. ábra F I B l Ha a B merőleges az l-re, és az F is merőleges mind az l-re, mind a B-re 13.2. ábra
Maxwell-egyenletek áttekintése: Mérnöki alapok II. Maxwell-egyenletek áttekintése
Transzformátor: Mérnöki alapok II. Transzformátor
Transzformátor I: Mérnöki alapok II. Transzformátor
Transzformátor modellje: Mérnöki alapok II. Transzformátor A1 A2 a1 a2 B1 B2 b1 b2 C1 C2 c1 c2
Transzformátor Transzformátor koncentrált paraméterű helyettesítő kapcsolási vázlata üresjárás esetén, ekkor az I 2 = 0. R 1 X 1 X 2 R 2 I 1 I 0 I 2 U 1 R v X m U i U 2 I v I m 15. ábra. Koncentrált paraméterű kapcsolási vázlat üresjárás esetén.
Transzformátor Transzformátor koncentrált paraméterű helyettesítő kapcsolási vázlata üresjárás esetén, ekkor az I 2 = 0. R 1 X 1 X 2 R 2 I 1 I 0 I 2 U 1 R v X m U i U 2 I v I m 15. ábra. Koncentrált paraméterű kapcsolási vázlat üresjárás esetén.
Transzformátor Transzformátor vektorábrája üresjárásban: U 1 I 0* R 1 I 0* X 1 U 2 90 I 1 = I 0 I v I m
Transzformátor Transzformátor koncentrált paraméterű helyettesítő kapcsolási vázlata terhelés esetén: X 1 R 1 X 2 R 2 I 1 I 0 I 2 U 1 U in U 2 Z t R v X m 12. ábra. Koncentrált paraméterű kapcsolási vázlat terhelés esetén.
Transzformátor vektorábrája terhelésnél Mérnöki alapok II. Transzformátor U 1 I 1* Z 1 I 1* X 1 I 2 * R 2 I 2 * X 2 90 I 2 * Z 2 I 1* R 1 U i U 2 90 I 1 90 I 2 I I I 0 2 m I v
Transzformátor Transzformátor rövidzárási mérés lehetséges kapcsolási vázlata Tr TT T R b I 1 U b U k A1 W V U 1 R m 3*R R A2 U Rm Monitor Klaviatúra Egér ai0 GND ai1 GND Számítógép USB kábel NI USB-6009 analóg feszültség fogadó egység
Transzformátor Transzformátor üresjárási mérés lehetséges kapcsolási vázlata Tr TT T R b I 1 U b U k A W V1 U 1 R m 3*R R V2 U Rm Monitor Klaviatúra Egér ai0 GND ai1 GND Számítógép USB kábel NI USB-6009 analóg feszültség fogadó egység
Transzformátor Transzformátor rövidzárási mérés virtuális műszer előlap, (front panel), lehetséges változata a LabView munkahelyi környezetben.
Transzformátor Transzformátor rövidzárási mérés virtuális műszer előlapja, (front panel),magyarázata Programindítás Ez az U 1 feszültség és az I 1 áram időbeli lefolyását szemléltető mező. Ez a P f =f(i 1 ), és a U 1 =f(i 1 ), összefüggések pontjait ábrázoló diagram. Az U 1, I 1, és a P f 2 másodperces időtartamra vonatkozó effektív értékét és a P f átlagát mutató számkijelzők. A tárolt munkaponti értékeket mutató kijelző mező. Program megállítás. Az adattárolási útvonal és állománynév kijelzője.
Transzformátor Transzformátor rövidzárási mérés virtuális műszer előlapja, (front panel),magyarázata
Transzformátor Transzformátor rövidzárási mérés virtuális műszer blokk diagramja.
Transzformátor Transzformátor rövidzárási mérés virtuális műszer blokk diagram kártya beállító rutinja
Transzformátor Transzformátor ürejárási mérés virtuális műszer előlapja, (front panel).
Transzformátor Transzformátor ürejárási mérés virtuális műszer blokk diagramja.
Transzformátor Transzformátor ürejárási mérés néhány alap gondolata. A műszerekről a hallgatók a gyakorlaton a következő adatokat olvassák le! --- Méréshatár, mh, a voltmérőnél [voltban], vagy az ampermérőnél [amperben], a watt mérőnél van feszültség, és áram méréshatár, és névleges teljesítménytényező, ezek szorzata adja a méréshatárt, [wattban]. --- A méréshatárhoz tartozó kitérés tartomány, skálaterjedelem, kt, [osztásban], --- Ha van, műszer állandó, c V, c A, c W, ha nincs, akkor kiszámítják, a mértékegysége pl. [A/osztás], [V/osztás], [W/osztás]. --- Kitérés értékét, [osztásban], Ezek alapján számítják ki a műszer által mért értéket, pl.: [Amper], Ezt alkalmas kézzel készített táblázatba foglalják.
Transzformátor Transzformátor névleges adatai: Névleges primer feszültség: pl. 230 V Névleges szekunder feszültség: pl. 23 V Névleges frekvencia: pl. 50 Hz Névleges (primer) teljesítmény: pl. 690 VA Névleges hatásfok: pl. 88 % Névleges coszinus fi: pl. 0,95 Névleges primer áram: pl. 3 A Névleges szekunder áram: pl. 28 A Névleges áttétel: pl. 10 (V/V) Védettség környezeti behatásokkal szemben: Érintés védelemmel kapcsolatos adatok:
Villamos forgógépek: Szinkrongép szerkezet : 7 6 5 1 2 8 4 3 10 9
Villamos forgógépek: Aszinkrongép szerkezeti metszet : 3 1 7 9 2 5 2 4 1 6 8 11
Villamos forgógépek: Egyenáramú gép szerkezeti metszet: 9 1 3 4 5 6 7 8 2 10
Villamos forgógépek: Az össze tapadt mágneses pólusok elve: Mágnes kő?, rúd mágnes Észak Dél Mágneses vonzás: Észak Dél Észak Dél Dél Észak Dél Észak Mágneses taszítás: Észak Dél Dél Észak Dél Észak Észak Dél Mágnes darabolása: É D É D É D
A mágneses mező formája : Mérnöki alapok II. Villamos forgógépek:
Mágneses mező formája: Mérnöki alapok II. Szinkrongép
Villamos forgógépek: A mágneses mező formája, a rúd mágnes mezője:
Villamos forgógépek: A rúd mágnes mezője a térben szimmetrikusan elhelyezett tekercsek között:
Villamos forgógépek: A rúd mágnes mezője a térben szimmetrikusan elhelyezett tekercsek között:
Villamos forgógépek: A térben szimmetrikusan elhelyezett tekercsekre kapcsolt szimmetrikus háromfázisú feszültségrendszer által létesített mező kísérleti vizsgálata:
Villamos forgógépek: A térben szimmetrikusan elhelyezett tekercsekre kapcsolt szimmetrikus háromfázisú feszültségrendszer által létesített mező kísérleti vizsgálata:
Villamos forgógépek: A térben szimmetrikusan elhelyezett tekercsekre kapcsolt szimmetrikus háromfázisú feszültségrendszer által létesített mező kísérleti vizsgálata:
Szinkrongép: Mérnöki alapok II. Villamos forgógépek:
Szinkrongép Szinkrongép kapcsolási vázlata: T S R U RS U ST U TR Csúszógyűrű Gerjesztő áramforrás
Szinkrongép Szinkrongép koncentrált paraméterű kapcsolási vázlata: X a X s R a U i U k U p
Szinkrongép Szinkrongép névleges adatai: Névleges frekvencia: pl. 50 Hz Névleges feszültség: pl. 3x 400 V Névleges (teljesítmény: pl. 15 kw Névleges hatásfok: pl. 86% Névleges coszinus fi: pl. 0,80 Névleges áram: pl. 22 A Névleges fordulatszám pl. 1500 (fod./perc) Pólusszám, (v. póluspár szám ) pl. 4 Névleges gerjesztő feszültség: pl. 24 V DC Névleges gerjesztő áram: pl. 2 A DC Típus YYYYYYY Gyári szám XXXXXXX Védettség környezeti behatásokkal szemben: Érintés védelemmel kapcsolatos adatok:
Aszinkrongép Aszinkrongép : Hengeres szerkezetű aszinkrongép. :
Aszinkrongép Aszinkrongép váltakozó áramú tekercselésének térbeli és sematikus modellje: Tárcsás szerkezetű aszinkrongép váltakozó áramú tekercselésének sematikus modellje
Aszinkrongép Aszinkrongép koncentrált paraméterű kapcsolási vázlata R 1 X 1 X 2 R 2 /s R 2 I 0 U 1 R v X m U i1 = U i2 R 2 * (1-s)/s = R m I 1 I v I m I 2
Aszinkrongép Aszinkrongép névleges adatai: Névleges frekvencia: pl. 50 Hz Névleges feszültség: pl. 3x 400 V Névleges (teljesítmény: pl. 15 kw Névleges hatásfok: pl. 86% Névleges coszinus fi: pl. 0,85 Névleges áram: pl. 22 A Névleges fordulatszám pl. 1440 (fod./perc) Pólusszám, (v. póluspár szám ) pl. 4 Típus YYYYYYY Gyári szám XXXXXXX Védettség környezeti behatásokkal szemben: Érintés védelemmel kapcsolatos adatok:
Egyenáramú gép szerkezeti metszet: Mérnöki alapok II. Egyenáramú gép:
Egyenáramú gép: Egyenáramú gép: Névleges feszültség: pl. 200 V Névleges (teljesítmény: pl. 12 kw Névleges hatásfok: pl. 86% Névleges áram: pl. 60 A Névleges fordulatszám pl. 1200 (fod./perc) Pólusszám, (v. póluspár szám ) pl. 4 Névleges gerjesztő feszültség: pl. 24 V DC Névleges gerjesztő áram: pl. 2 A DC Típus YYYYYYY Gyári szám XXXXXXX Védettség környezeti behatásokkal szemben: Érintés védelemmel kapcsolatos adatok: