A villamos gépek elmélete

A villamos gépek elméletének kidolgozásában jelentős lépést tett Liska József, aki Arnold professzornál 1906-ban Karlsruhéban szerzett doktori címet. A BME Villamos Gépek Tanszékének vezetőjeként rendszerezte a villamos gépek számítását. Legjelentősebb publikációi az egyenáramú gépek szikrafeszültségével és kommutációjával, a szinkrongépek önlengési idejével, a fékmágnesek méretezésével és a transzformátorok elméletével foglalkoznak. A villamos gépek működését leíró {IV-226.} vektorábrákat egységes rendszerbe foglalta az oktatásban.

Liska József

A villamos gépek egységes, mátrixos elméletének világszerte elismert kidolgozója, Kron Gábor, Erdélyből vándorolt ki 1918-ban és az Amerikai Egyesült Államokban érte el tudományos eredményeit. Úttörő elméleti munkájának eredményeit különösen időszerűvé tette a számítógépek megjelenése, ezért gyakran hivatkoznak rá és munkáját alapvető jelentőségűnek tekintik.

Újabb lendületet hozott a villamos gépek elméletének fejlődésében Kovács Károly Pál, aki 1940-ben írt értekezésével szerzett doktori fokozatot. Az egyetemi oktatásban a villamos gépek tranziens folyamatainak számítására bevezette a szimmetrikus összetevők módszerét és az operátorszámítást. A Park-vektoros villamos gépelméletet Kovács Károly Pál és Rácz István dolgozta ki. A Váltakozó áramú gépek tranziens folyamatai című könyvük több nyelven megjelent és a téma bibliájaként használják. Az elméleti alapokat később továbbfejlesztve Rácz, elsőként a világon, megalkotta az áramirányítós szabályozott hajtások Park-vektoros elméletét, amelynek jelentősége egyre inkább növekszik. A nagy dinamikai igényű hajtásokban fontos szerepet játszó mezőorientált szabályozás csak ezzel az eljárással kezelhető megfelelően.

Az 1955-ben hazatért Benedikt Ottó még külföldön fejlesztette ki azt az 50 Hz-es kompenzált, váltakozó áramú, kommutátoros motort, amelyet Benedikt-motor néven vasúti vontatásban használtak a Szovjetunióban. Az automatikus villamos hajtások előfutára volt az általa kifejlesztett autodin erősítőgép. Ezt a félvezetős szabályozott hajtások szorították ki, amelyeknek a fejlesztésében Benedikt tanszéke és az MTA keretében általa alapított Számítástechnikai és Automatizálási Kutató Intézet munkatársai végeztek elismert munkát.

A BME-n Retter Gyula vezetése alatt bevezették az egységes gépelmélet oktatását. Ez a Kron-féle mátrixos és a Kovács–Rácz-féle Park-vektoros villamosgép-elmélet összeillesztésével különösen jól használható alapot nyújt a villamos gépek számítógépi tervezésére. A villamos gépekkel ill. a villamos hajtásokkal foglalkozó tudományos iskola tagjai jelentős eredményeket értek el az aszimmetrikus üzemmód, a térbeli harmonikusok és a szabályozott villamos hajtások vizsgálatában. Halász Sándor a neurális hálózatok és a fuzzy-logika felhasználásával új irányítási stratégia alkalmazását dolgozta ki szabályozott hajtásokban. Schmidt István szinkron szervo hajtások adaptív áramvektoros szabályozásában ért el eredményeket. Vajda István a magas hőmérsékletű szupravezetők alkalmazásával foglalkozott. Gyakorlati jelentőségű a törpemotorok, a segédfázisos gépek és a léptetőmotorok elméletének és tervezésének kidolgozása.

A villamos gépek működéséről és elméletéről a fejlődés első időszakában nem sokat írtak, hanem inkább gyártási titokként kezelték. A témáról szóló szakirodalom az oktatással kapcsolatban fejlődött ki, mert ehhez szükség volt tankönyvekre. Az első ilyen írásművek még csak kis példányszámban, kéziratként jelentek meg és főleg az ipariskola tanulói vagy a BME hallgatói jutottak hozzá. Az első nyomtatásban megjelent művek közé tartozik Karsa Béla Villamos mérések című könyve, amely 1934-ben a Műegyetemen jelent meg. A villamos gépek működésének, számításának és elméletének első átfogó feldolgozását Liska József egyetemi tanár Villamos gépek című négykötetes műve tartalmazza, amely a BME hallgatói számára 1949–1960 között jelent meg. Ezzel párhuzamosan készültek olyan művek, amelyek a villamos gépek működéséhez szükséges alap- és kiegészítő ismereteket foglalták össze, mint pl. Liska József–Retter Gyula Váltakozó áramok elmélete I–II., illetve Istvánfy Gyula Villamos gépek mérése I–II. című könyvei.

{IV-227.} Míg az előbb említett művek a villamos gépek rendes üzemére vonatkozó klasszikus ismereteket tartalmazták, a gépek tranziens üzemének elemzése a fejlődés következő fázisát képező félvezetős szabályozást alapozta meg. Ennek első feldolgozása Kovács Károly Pál–Rácz István Váltakozóáramú gépek tranziens folyamatai című könyve, amely magyarul 1954-ben jelent meg, majd németül is kiadták. A fejlődés további útját a villamos hajtásokkal foglalkozó könyvek jelentik, amelyek közül Rácz István és munkatársai Villamos hajtások című, 1971-ben megjelent tankönyve volt az első. Részben Rácz István, részben az Amerikában élő Kron Gábor elméleti munkájára támaszkodva alakult ki az egységes villamosgép-elmélet, amelyet Retter Gyula Villamosenergia-átalakítók I–II. című, 1986–1987-ben megjelent könyve foglalt össze. A legújabb fejlődést Halász Sándor Automatizált villamos hajtások I–II. című könyve foglalja össze, amelynek I. kötete 1989-ben, a II. kötete pedig társszerzőkkel 1998-ban jelent meg.