02.06.2013 Views

Mit csinál a diagnoszta? - Villamos Energetika Tanszék

Mit csinál a diagnoszta? - Villamos Energetika Tanszék

Mit csinál a diagnoszta? - Villamos Energetika Tanszék

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Diagnosztika és monitoring<br />

Előadások az <strong>Energetika</strong>i mérnök<br />

<strong>Villamos</strong> energetika szakirány<br />

alapképzés (BSc)<br />

hallgatói számára<br />

Dr Vajda István egyetemi tanár<br />

Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem<br />

<strong>Villamos</strong> <strong>Energetika</strong> <strong>Tanszék</strong><br />

Supertech Laboratórium<br />

vajda.istvan@vet.bme.hu<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


BSc/MSc, a félév menete<br />

1. A jövő villamos mesterei (előadás később)<br />

2. A tantárgy adatlap<br />

3. Előadások:<br />

1. Kedd 14-16<br />

2. Tananyag az interneten: www.vet.bme.hu<br />

4. Zárthelyi<br />

1. 2 db zárthelyi, kb 7. és 14. hét<br />

2. Egy javítás a szemeszter időszakban<br />

5. Labor<br />

1. Kedd 16-18<br />

2. Első alkalom: 2. héten<br />

3. Felkészülés interneten<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


BSc/MSc, a félév menete<br />

5. Szorgalmi feladatok – beszámítás<br />

6. Szakmai kirándulás – CGE, kb 10-11. hét<br />

7. Önálló labor, szakmai gyakorlat<br />

1. Jelentkezés témákra a tanszéken<br />

2. Keressék a témák konzulenseit<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


BEVEZETÉS<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Mi a tantárgy tárgya?<br />

Paraméter becslés (identifikáció)<br />

Állapot figyelés (monitoring) –<br />

SoH = State of Health<br />

A páciens egészségi állapotjellemzői =<br />

„laboreredmények”<br />

Diagnosztika<br />

Dia + gnosztika<br />

Beteg-e vagy egészséges a páciens?<br />

Ha beteg, mi a betegség oka?<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Modellezés<br />

„Valós intelligencia” alapú<br />

fizikai modellezés<br />

Mesterséges intelligencia alapú<br />

Trial and error<br />

A két módszer alkalmazása közötti helyes és<br />

megalapozott döntés<br />

Fekete<br />

Fehér<br />

Szürke<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Előre és hátra & kombinálva<br />

Egyenes probléma<br />

analízis<br />

Inverz probléma<br />

szintézis<br />

Csatolt probléma<br />

Miért csatolt?<br />

Mert a villamos gép összetett rendszer, több tér<br />

szimultán „játéka”<br />

Lássuk!<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A villamos energia–átalakítás általános elvei<br />

és törvényei<br />

1. A villamos energiaátalakítás folyamata<br />

MECHANIKAI<br />

ENERGIA<br />

veszteségek<br />

A nyilak kétirányúak, mert az<br />

energiaátalakítás mindkét irányban<br />

megvalósítható egyetlen energiaátalakító segítségével<br />

veszteségek<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A villamos energia–átalakítás általános elvei<br />

és törvényei<br />

2. Helyes-e a „villamos gép” elnevezés?<br />

Az elnevezés a villamos gép kapcsai felől nézve<br />

helyes, amennyiben a kapcsokon villamos energia,<br />

illetve villamos teljesítmény jelenik meg.<br />

A villamos gépek „munkaközege” azonban általában a<br />

mágneses tér. A mágneses terek<br />

alkalmazásának okát számpélda segítségével<br />

világítjuk meg.<br />

A gyakorlatban viszonylag könnyen előállítható B=1 T<br />

indukciójú mágneses tér energiasűrűsége, w m:<br />

w m<br />

2<br />

1 B<br />

<br />

2 <br />

0<br />

410<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />

5<br />

J<br />

m<br />

3


A villamos energia–átalakítás általános elvei<br />

és törvényei<br />

Ha azonban villamos térben kívánunk energiát tárolni, akkor az elérhető<br />

energiasűrűség lényegesen kisebb.<br />

A gyakorlatban viszonylag könnyen előállítható villamos tér térerősségét 30<br />

kV/cm értékűre választva az elektrosztatikus tér energiasűrűsége, w e:<br />

we E<br />

1<br />

2 0<br />

2<br />

0 1<br />

we 8, 8510 <br />

2<br />

3 10 <br />

12 6 2<br />

8, 88510 Tehát, a gyakorlati megvalósíthatóságot figyelembe véve, mágneses térben<br />

közel négy nagyságrenddel több energia tárolható, mint villamos térben.<br />

Figyelem: az erőhatás a mágneses energiasűrűség gradiensétől függ !!!<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />

12<br />

F<br />

m<br />

1<br />

<br />

8, 8510 9 10 40 J / m<br />

2<br />

12 12 3


A villamos energia–átalakítás általános elvei<br />

és törvényei<br />

3. Az elektromechanikai energiaátalakítás törvényei<br />

1. TÖRVÉNY<br />

A villamos gépekben az energiaáramlás iránya megfordítható.<br />

Egy és ugyanazon gép, például forgógép, motorként és<br />

generátorként is üzemelhet. Ezt nevezzük a villamos gép motoros<br />

illetve generátoros üzemének vagy üzemállapotának.<br />

2. TÖRVÉNY<br />

Az energiaátalakítás hatásfoka elvileg elérheti a 100%-os<br />

hatásfokot. A gyakorlatban a 100% hatásfok nem valósítható meg,<br />

de nagyon megközelíthető. Például nagy teljesítményű<br />

transzformátorok és erőművi generátorok hatásfoka elérheti, sőt<br />

egyes esetekben meg is haladhatja a 99,5 % értéket.<br />

3. TÖRVÉNY<br />

Az átalakító működése két, egymáshoz képest nyugalomban lévő:<br />

mágneses vagy villamos mező kölcsönhatásán alapszik. A<br />

gyakorlatban túlnyomó többségben a mágneses térek<br />

kölcsönhatásán alapuló villamos energia-átalakítók terjedtek el.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


FEM szimulációk vasmentes és vasmagos<br />

tekercsekre<br />

FEM szimulációk: vasmentes és<br />

vasmagos tekercsek<br />

URL = http://www.ipes.ethz.ch/ipes/2002Feldlinien/felder.html<br />

<strong>Villamos</strong> gépes szimulációk<br />

URL = http://www.ece.umn.edu/users/riaz/<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A villamos energia–átalakítás általános elvei<br />

és törvényei<br />

4. A villamos energia-átalakítók<br />

osztályozása<br />

A villamos energia-átalakítókat az alábbi<br />

ábrán látható osztályokba soroljuk. Az<br />

ábrán azt is feltüntettük, hogy az egyes<br />

energia-átalakítók milyen energiát<br />

alakítanak át villamos energiává.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


hőenergi<br />

a<br />

(általá-<br />

egyéb<br />

energia<br />

(geo.,stb.<br />

primér<br />

energia<br />

villamos<br />

energia<br />

mechanikai<br />

energia<br />

NEMKONVENCI-<br />

ONÁLIS<br />

energia<br />

megvalósítás<br />

Félvezetős átalakítók<br />

(konverterek)<br />

VILLAMOS GÉPEK<br />

transzformátorok<br />

ELEKTROMECHANIKAI<br />

ÁTALAKÍTÓK<br />

lineáris (motorok)<br />

forgó villamos gépek<br />

többdimenziós villamos gépek<br />

(gömbmotorok)<br />

szupravezetés<br />

MHD<br />

napelem<br />

tüzelőanyag cella<br />

termogenerátor<br />

KÖZVETLEN<br />

ENERGIAÁTALAKÍTÓK<br />

<strong>Villamos</strong><br />

energia<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />

VILLAMOS ENERGIAÁTALAKÍTÓK


Az elektromechanikai rendszerek<br />

felépítése<br />

<strong>Villamos</strong> Rendszer<br />

Feszültségek,<br />

áramok<br />

Áramköri<br />

egyenletek,<br />

Kirchhoff I & II<br />

Elektromechanikai Rendszer<br />

Mágneses Rendszer<br />

Indukált<br />

fesz.<br />

Mágneses<br />

fluxus<br />

Erő,<br />

Nyomaték<br />

Mechanikai<br />

Rendszer<br />

Pozíció, sebesség,<br />

gyorsulás<br />

Erő és nyomaték<br />

egyenletek,<br />

Newton-törvények<br />

Termikus rendszer:<br />

melegedés, szellőzés<br />

Rezgés<br />

Zaj<br />

Akusztikai Rendszer<br />

Anyagmérnöki Rendszer<br />

Vezető anyagok<br />

Mágneses anyagok<br />

Szigetelő anyagok<br />

Szerkezeti anyagok<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />

FACULTY FACULTY OF OF ENGINEERING<br />

ENGINEERING<br />

48531 Electromechanical ystems<br />

S<br />

Principles of Electromecha<br />

Energy Conversion<br />

Topics to cover:<br />

1. Introduction 2. Electromotive Force (E<br />

3. Force and Torque 4. Mechanical Compone<br />

5. Model of Electromechanical Systems<br />

Introduction (Cont.)<br />

Conceptmap<br />

of electromechani cal system modelin


Mono- és<br />

multidiszciplináris<br />

multifaktoriális<br />

február 19<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Fogalmak,<br />

Multidiszciplináris<br />

egy vagy több hagyományos diszciplína alkotja,<br />

melye(ke)t többféle:<br />

fizikai,<br />

gazdasági,<br />

szociális mezők<br />

leíró egyenletei vezérelnek.<br />

Rendszer<br />

fizikai vagy virtuális objektum, amely bizonyos<br />

tulajdonságokkal rendelkezik és alkotó elemei<br />

közötti interakciók segítségével meghatározott<br />

funkciókat hajt végre.<br />

(ld még TRIZ technikai rendszer fogalom)<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Fogalmak<br />

Tervezés<br />

Egy objektum vagy folyamat koncipiálása és méretezése egy<br />

speciális cél figyelembe vételével. Ezt abban a kontextusban<br />

fogjuk értelmezni, hogy a tervezés egy majdani<br />

implementálásra készített és meghatározott előnyök<br />

érdekében működtetett rendszer koncipiálására<br />

vonatkozik.<br />

Optimalizálás<br />

A rendszer olyan tervének megtalálása, amely egy<br />

meghatározott célfüggvény optimumánál (min vagy max)<br />

áll elő. A célfüggvény lehet vektor, amely<br />

A rendszer viselkedését (teljesítmény)<br />

Az erőforrások hasznosítását (pénz, idő, üzemanyag)<br />

Kockázatát (stabilitási tartomány)<br />

jellemző paraméterekből áll<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A probléma megfogalmazása és leírása (felállítása)<br />

ahol<br />

Célfüggvény<br />

Korlátozások<br />

Határok<br />

Tervezési<br />

vektor<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A multidiszciplináris optimalizáló rendszertervezés<br />

(MDO, MSDO)<br />

Cél:<br />

Olyan<br />

magasszintű és<br />

komplex mérnöki rendszer létrehozása,<br />

amely<br />

nem csak teljesítményben,<br />

hanem az élettartam értékben is versenyképes.<br />

Igény:<br />

Pontos, kvantitatív multidiszciplináris tervezési módszer,<br />

amely<br />

összekapcsolódik a tervezés intuitív, nem-kvantitatív és<br />

kreatív oldalaival.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Előzmények, kialakulás<br />

A repülőgépipar fejlődése adta az alapot.<br />

Kezdetben a tervezési cél a maximális teljesítmény<br />

elérése volt.<br />

Ezt később felváltotta az egyensúly<br />

(kompromisszum) megtalálása<br />

A teljesítmény<br />

Az élettartam-költségek<br />

A megbízhatóság<br />

A karbantarthatóság<br />

És más „-ság”-ok<br />

között.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Előzmények, kialakulás<br />

A követelmények nőttek és finomodtak,<br />

a tervezés paraméterei dimenziói diszciplínái<br />

növekedtek.<br />

Az MSDO tovább „terjedt” az autóiparra, az<br />

űrhajózásra, az elektronikára, az energetikára, az<br />

építészetre.<br />

A tervezés globalizálódásával létrejöttek<br />

az elosztott, decentralizált tervezői teamek<br />

A központi számítógépet felváltották<br />

a nagyteljesítményű PC-k<br />

Megjelentek a fejlett, érett diszciplináris tervező szoftverek<br />

Az internet gyors adatcserét tett lehetővé.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Előzmények, kialakulás<br />

Nagyütemű fejlődés az optimalizáló algoritmusokkal<br />

kapcsolatban<br />

AI, neurális, genetikus algoritmusok…<br />

MSDO szoftverek<br />

iSIGHT<br />

Model Center<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A Tervezési Szabadság vs Ismeret (tudás)<br />

Koncepcionális Előzetes Részletes<br />

Cél<br />

Cél<br />

Tervezési szabadság<br />

A tervezés futó ideje<br />

Az MSDO célja, hogy a fejlesztési folyamatban<br />

a tervezési ismereteket korábban szerezzük meg,<br />

a tervezés szabadságát pedig tovább őrizzük meg.<br />

Tervezési<br />

ismeretek<br />

Elektromágnesség<br />

Termikus, mechanikus<br />

Konstrukció<br />

Szabályozás (hajtás)<br />

Gyártás<br />

Támogatás<br />

Ár (költségek)<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A terméktervezés folyamata<br />

SRR = System Requirement Review<br />

PDR = Preliminary Design Review<br />

CDR = Critical Design Review<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Az MSDO kerete<br />

Kísérletek<br />

tervezése<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Az MSDO alkalmazásának célja és értelme<br />

Realisztikus méretű és hűségű modellekkel dolgozni, amelyek nem<br />

vezetnek hibás következtetésre.<br />

Csökkenteni a csatoló változók és a diszciplináris eredmények nagy<br />

számát úgy, hogy a mérnököknek ne kelljen munkaidejük 50-80%-át<br />

adatátvitellel tölteni.<br />

A tervezés folyamatában utat engedni a kreativitásnak, miközben<br />

érvényesülnek a pontos, kvantitatív eszközök is.<br />

Kézfogás: kvalitatív vs kvantitatív.<br />

Adatvizualizálás sokdimenzióban.<br />

Beépíteni a magasszintű alulról-felfelé és felülről-lefelé rendszerarchitektúra<br />

aspektusokat a tervezés korai fázisában:<br />

Lépcsőzetes fejlesztés<br />

Biztonság és megbízhatóság<br />

Környezeti fenntarthatóság<br />

stb<br />

stb<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Az elektromechanikai rendszerek<br />

felépítése<br />

<strong>Villamos</strong> Rendszer<br />

Feszültségek,<br />

áramok<br />

Áramköri<br />

egyenletek,<br />

Kirchhoff I & II<br />

Elektromechanikai Rendszer<br />

Mágneses Rendszer<br />

Indukált<br />

fesz.<br />

Mágneses<br />

fluxus<br />

Erő,<br />

Nyomaték<br />

Mechanikai<br />

Rendszer<br />

Pozíció, sebesség,<br />

gyorsulás<br />

Erő és nyomaték<br />

egyenletek,<br />

Newton-törvények<br />

Termikus rendszer:<br />

melegedés, szellőzés<br />

Rezgés<br />

Zaj<br />

Akusztikai Rendszer<br />

Anyagmérnöki Rendszer<br />

Vezető anyagok<br />

Mágneses anyagok<br />

Szigetelő anyagok<br />

Szerkezeti anyagok<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />

FACULTY FACULTY OF OF ENGINEERING<br />

ENGINEERING<br />

48531 Electromechanical ystems<br />

S<br />

Principles of Electromecha<br />

Energy Conversion<br />

Topics to cover:<br />

1. Introduction 2. Electromotive Force (E<br />

3. Force and Torque 4. Mechanical Compone<br />

5. Model of Electromechanical Systems<br />

Introduction (Cont.)<br />

Conceptmap<br />

of electromechani cal system modelin


MODELLEZÉS –<br />

ÉTVÁGYGERJESZTŐ…<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Feladattípusok #1<br />

A rendszer matematikai leírása három fő részből áll. Ezek:<br />

a rendszer belső tulajdonságait kifejező egyenletrendszer,<br />

az egyértelműségi feltételek,<br />

a matematikai modell megoldása (az input függvényében az állapot ill.<br />

az output változása).<br />

Amikor mindhárom részt ismerjük, teljes képünk van a rendszerről.<br />

Ilyen azonban sohasem fordul elő. (Csak a tudatlanság biztonsága<br />

okozhatja a “mindent ismerünk” érzését!)<br />

Nemcsak a már sokszor említett minőségi jellemzőkről van szó,<br />

hanem arról is, hogy a matematikai modell mindig tartalmaz<br />

elhanyagolásokat, így<br />

a rendszer belső tulajdonságait csak részlegesen tükrözheti,<br />

az állandóan jelenlévő zavaró hatásokat nem ismerjük, s így<br />

összefüggéseink mindig valószínűségi jellegűek,<br />

a rendszerek szerkezete időben változhat, melynek következtében<br />

a folyamatok is változnak.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Feladattípusok #3<br />

A feladatok egyfajta csoportosítását az egyszerű input-output modell<br />

alapján adhatjuk meg.<br />

Attól függően, hogy az X bemenő jellemzők, a T transzformáció, ill. az<br />

Y output közül melyik ismert vagy ismeretlen, megkülönböztetjük<br />

a direkt,<br />

az indirekt és<br />

az induktív feladatokat.<br />

A feladatok csoportosításának - természetesen - másfajta lehetőségei<br />

is vannak.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Feladattípusok #4, Direkt<br />

A direkt feladat esetében ismerjük a matematikai modellt és keressük annak<br />

megoldását.<br />

Ideális esetben: ismerjük a rendszert, annak minden (a vizsgálat szempontjából<br />

lényegesnek tartott) tulajdonságát, és valamennyi bemenő jellemzőjét.<br />

A feladat “csak” az, hogy<br />

ismereteket szerezzünk a rendszer viselkedéséről, arról, hogy a bemenő jellemzők<br />

nagyságának változása esetén milyen(ek) lesz(nek) a kimenő jellemző(k),<br />

a külső hatásokra hogyan fog válaszolni a rendszer.<br />

Szigorúan véve direkt feladat nem létezik.<br />

A külső hatások egy része ugyanis mint tudjuk sztochasztikus jellegű, nagyságuk<br />

előre nem ismeretes.<br />

Sohasem szabad elfeledkeznünk arról, hogy maga a rendszer szerkezete is<br />

sztochasztikus hatásoknak van kitéve, és ennek következtében még a transzfer is<br />

változhat;<br />

a matematikai modell mindig csak bizonyos elhanyagolások mellett tükrözi a rendszer<br />

(vizsgálat szempontjából) lényeges összefüggéseit.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Feladattípusok #5, Indirekt<br />

Az indirekt feladat esetében ismerjük<br />

a rendszer outputját és<br />

a benne végbemenő folyamatok törvényszerűségeit.<br />

Adott tehát egy rendszer, és az is rögzített, hogy milyen legyen annak<br />

viselkedése.<br />

“Csak” éppen azt nem tudjuk, hogy az adott rendszer ezt a<br />

viselkedést milyen bemenő jellemző(k) esetén produkálja.<br />

Meg kell határoznunk, hogy<br />

milyen legyen a rendszer geometriai kialakítása, szerkezete,<br />

hogyan módosítsuk a kívülről érkező hatásokat, milyen legyen a<br />

rendszer szigetelése,<br />

milyen tulajdonságú anyagi közeggel kell dolgoznunk, hogy<br />

előállíthassuk a rendszer előírt viselkedését.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Feladattípusok #6, Indirekt<br />

Szigorúan véve az indirekt típus már nem feladat, hanem probléma, hiszen<br />

valamilyen előírt viselkedést (outputot) általában sokféle (és előre nem mindig<br />

ismert) módon állíthatunk elő.<br />

A lehetséges és a célnak megfelelő módok közül egyéb, gyakran nem is<br />

számszerűsíthető kötöttségek (gazdaságossági, kereskedelempolitikai, ökológiai,<br />

esztétikai stb.) szempontok szerint kell kiválasztani a megfelelőket.<br />

Még nyilvánvalóbb, mint a direkt feladattípusnál, hogy a valóságban tiszta indirekt típus<br />

nem létezik.<br />

Az egyértelműségi feltételek egy része csak bizonyos határokon belül választható<br />

szabadon, más része (pl. a környezeti hatások) tőlünk függetlenek.<br />

Mégis közelítően indirekt feladatokat oldanak meg a rendszertervezők, a<br />

tervezőmérnökök, a kutatók, a gyártmányfejlesztők (általában mindazok, akiknek<br />

valamilyen előre megadott célt kell egy adott berendezéssel kielégíteni).<br />

Indirekt feladatok megoldására gyakran alkalmaznak próbálgatásos, heurisztikus<br />

módszereket. Ilyenkor valamilyen intuitív meggondolással állítják be a bemenő<br />

jellemző(k) értékét, majd a kapott kimenő jellemző(k) értékelése (az előírt céltól<br />

való eltérés) figyelembevételével módosítják a bemenő jellemző(ke)t<br />

mindaddig, amíg a kimenő jellemző(k) a követelményeket ki nem elégíti(k).<br />

Az indirekt feladatok megoldását (is) segíti a kísérlet tervezés módszere.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Feladattípusok #7, Induktív<br />

A harmadik típust az jellemzi, hogy a rendszer transzformációs tulajdonságairól<br />

előzetes ismereteink nincsenek.<br />

Bonyolult rendszerek vizsgálatakor gyakran előfordul, hogy nem ismerjük a<br />

rendszer szerkezetét, a benne végbemenő folyamatokat; a rendszer belseje<br />

számunkra “fekete doboz” (black box).<br />

A vizsgálatok célja információt szerezni a rendszer viselkedéséről: (egyes<br />

mérésekből) következtetni a rendszer általános tulajdonságaira.<br />

Az egyesből az általánosra következtetést indukciónak nevezzük.<br />

Ezért tekinthetjük az ilyen feladattípusokat induktív feladatoknak.<br />

A kapott eredményeket más, ismert rendszerekkel összevetve utólag (a posteriori) felismerhető, hogy<br />

vizsgált rendszerünk mely ismert rendszerhez hasonló.<br />

Ennek alapján következtethetünk a vizsgált rendszer belső felépítésére, azonosíthatjuk azt valamely<br />

ismert rendszer belső felépítésével.<br />

Az ilyen felismerő, azonosító tevékenységet identifikációnak nevezzük.<br />

Ennek alapján tekinthetjük e feladattípusokat identifikációs feladatnak is.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Feladattípusok #7, Induktív<br />

Az ilyen felismerő, azonosító tevékenységet identifikációnak nevezzük.<br />

Ennek alapján tekinthetjük e feladattípusokat identifikációs feladatnak is.<br />

A gazdasági és a műszaki életben a tiszta induktív feladat nagyon ritka,<br />

hiszen valamilyen előzetes információval mindig rendelkezünk a rendszeren<br />

belül végbemenő folyamatokról. Igen bonyolult rendszerek esetében<br />

azonban ezek az előzetes információk nem elegendők ahhoz, hogy például<br />

megbízható irányítási algoritmusokat lehessen kidolgozni. Ilyenkor<br />

kísérletsorozattal vizsgálják a bemenő jellemző(k) és a hozzá tartozó<br />

kimenő jellemző(k) változását, jól kidolgozott matematikai módszerekkel<br />

határozzák meg a bemenő jellemző(k) és a kimenő jellemző(k) közötti<br />

kapcsolat ún. empirikus függvényét. Itt különösen előnyős a kísérlettervezés<br />

módszerével dolgozni.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Az elektromechanikai rendszerek<br />

felépítése<br />

<strong>Villamos</strong> Rendszer<br />

Feszültségek,<br />

áramok<br />

Áramköri<br />

egyenletek,<br />

Kirchhoff I & II<br />

Elektromechanikai Rendszer<br />

Mágneses Rendszer<br />

Indukált<br />

fesz.<br />

Mágneses<br />

fluxus<br />

Erő,<br />

Nyomaték<br />

Mechanikai<br />

Rendszer<br />

Pozíció, sebesség,<br />

gyorsulás<br />

Erő és nyomaték<br />

egyenletek,<br />

Newton-törvények<br />

Termikus rendszer:<br />

melegedés, szellőzés<br />

Rezgés<br />

Zaj<br />

Akusztikai Rendszer<br />

Anyagmérnöki Rendszer<br />

Vezető anyagok<br />

Mágneses anyagok<br />

Szigetelő anyagok<br />

Szerkezeti anyagok<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />

FACULTY FACULTY OF OF ENGINEERING<br />

ENGINEERING<br />

48531 Electromechanical ystems<br />

S<br />

Principles of Electromecha<br />

Energy Conversion<br />

Topics to cover:<br />

1. Introduction 2. Electromotive Force (E<br />

3. Force and Torque 4. Mechanical Compone<br />

5. Model of Electromechanical Systems<br />

Introduction (Cont.)<br />

Conceptmap<br />

of electromechani cal system modelin


TÉRVEKTOR ELMÉLET –<br />

HOGY IS VOLT?<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Alapvető feltevések<br />

1. <strong>Villamos</strong> forgógépekben a légrésindukció kerületmenti eloszlása<br />

szinuszos.<br />

2. A mágnesezési görbe lineáris.<br />

Zárt út<br />

3. A vasveszteséget elhanyagoljuk.<br />

4. Az ellenállások és induktivitások frekvencia-függését elhanyagoljuk.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Szinuszos kerületmenti eloszlás<br />

(alapharmonikus)<br />

Zárt út<br />

—<br />

Áramok a gép hornyaiban Az árameloszlás<br />

alapharmonikusa<br />

1. A térbeli eloszlás egyértelműen definiált az amplitudóval és a fázis-<br />

szöggel (a maximum-hely irányával)<br />

2. Ezeket az információkat (nagyság és irány) egyetlen komplex mennyiség,<br />

a komplex síkon definiált vektor hordozhatja.<br />

+<br />

A gerjesztéseloszlás<br />

alapharmonikusa<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A fázistekercsek mágneses tengelyei<br />

1. Az „a” fázis tengelye a valós<br />

tengely irányába mutat<br />

2. A „b” fázis tengelyének iránya<br />

3. A „c” fázis tengelyének iránya<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


MONITORING –<br />

ERDÉLYI TANÁR ÚR<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A térvektor képzése<br />

1. Az egyes fázisokhoz tartozó összetevőket összegezzük<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Kiegyenlített háromfázisú, ω körfrekvenciájú<br />

rendszer térvektora #1 (állandósult állapot térvektora)<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Kiegyenlített háromfázisú, ω körfrekvenciájú<br />

rendszer térvektora #2 (állandósult állapot térvektora)<br />

1. A térvektor amplitudója állandó<br />

és egyenlő a fázisáram<br />

amplitudójával<br />

2. A térvektor szögsebessége<br />

állandó és egyenlő a hálózat<br />

körfrekvenciájával<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


EDDIG BEVEZETŐ<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Zérus sorrendű komponensek<br />

1. Ha egy háromfázisú rendszer zérus sorrendű összetevőket<br />

tartalmaz, azaz<br />

2. Az egyenletet mindig felírhatjuk úgy, hogy<br />

3. A háromfázisú áram térvektora tehát:<br />

4. Mivel<br />

A térvektor nem modellezi a zérus sorrendű komponenseket.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A fázismennyiségek származtatása a<br />

térvektorból<br />

Feltétel:<br />

Ismert:<br />

1/2 i sa<br />

Legyen ez a valós tengely<br />

A fázismennyiségek a térvektor vetületeiből származtathatóak.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Fluxus-kapcsolódások: s → s<br />

1. Az „a” sztátorfázis fluxus-kapcsolódása a sztátor-áramok hatására:<br />

2. Szinuszos térbeli eloszlású légrés-indukciót feltételezve:<br />

3. Mivel<br />

Új mennyiségek:<br />

<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Fluxus-kapcsolódások: r → s<br />

1. Az „a” sztátorfázis teljes fluxus-kapcsolódása:<br />

2. A sztátor- és rotoráramok térvektorai saját koordinátarendszerükben:<br />

3. A rotoráramok térvektora a sztátor koordinátarendszerében:<br />

4. A sztátor fluxuskapcsolódás térvektora:<br />

5. Behelyettesítve a fázisok fluxuskapcsolódásait:<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A feszültség-egyenletek<br />

A fázisok feszültségegyenlet-rendszere:<br />

A térvektoros feszültség-egyenlet:<br />

A sztátor feszültség-térvektora:<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


A térvektoros módszer használata<br />

Szimulációk<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


EDDIG ALAP<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Vége<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Tanulnivalók<br />

Hogyan segíti az MSDO a terméktervezési folyamatot<br />

komplex, multidiszciplináris mérnöki rendszerek esetén.<br />

Hogyan ésszerűsíthető/értelmezhető és kvantifikálható<br />

a rendszer architektúra vagy a terméktervezés megfelelő<br />

célfüggvények,<br />

tervezési változók, paraméterek és korlátozások<br />

választásával.<br />

A komplex rendszer<br />

felbontása kisebb diszciplináris modellekre,<br />

az interfészek (alrendszerek közötti kapcsolatok) kezelése, majd<br />

a részek visszaintegrálása a teljes rendszer modelljébe.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Tanulnivalók<br />

Optimalizáló technikák alkalmazása és az adott<br />

problémához legjobban illeszkedő technikák<br />

kiválasztása.<br />

Kritikus értékelés végrehajtása és a<br />

szimulációs és optimalizációs eredmények<br />

értékelése,<br />

beleértve az<br />

érzékenység-vizsgálatokat, valamint<br />

a kompromisszum megtalálását<br />

a teljesítmény,<br />

a költségek és<br />

a kockázatok között.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz


Tanulnivalók<br />

A többszörös célú optimalizálás alapvető<br />

fogalmainak ismerete (az optimalitás feltételei,<br />

Pareto-front, stb)<br />

Az értékre való tervezés fogalmai, az új rendszer<br />

vagy termék várható élettartam-költségének<br />

kvantitatív becslése.<br />

Kritikus gondolkodás az MSDO modellek<br />

érvényességével és hűségével (pontosságával)<br />

kapcsolatban.<br />

Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!