Elektrotechnika. Ballagi Áron

Hasonló dokumentumok
Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Ohm törvény, Kirchoff törvényei, soros és párhuzamos kapcsolás

Elektromos áram, egyenáram

Elektrotechnika 9. évfolyam

Elektromos áram, áramkör

Elektromos áram, áramkör

Elektromos töltés, áram, áramkör

Elektromos áramerősség

Elektromos áram, áramkör, kapcsolások

Elektrotechnika- Villamosságtan

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

EGYENÁRAMÚ KÖRÖK. Számítsuk ki, hogy 1,5 milliamperes áram az alábbi ellenállásokon mekkora feszültséget ejt!

1.feladat. Megoldás: r r az O és P pontok közötti helyvektor, r pedig a helyvektor hosszának harmadik hatványa. 0,03 0,04.

FIZIKA II. Egyenáram. Dr. Seres István

Egyenáram tesztek. 3. Melyik mértékegység meghatározása nem helyes? a) V = J/s b) F = C/V c) A = C/s d) = V/A

Elektrotechnika 11/C Villamos áramkör Passzív és aktív hálózatok

Elektromosság, áram, feszültség

évfolyam. A tantárgy megnevezése: elektrotechnika. Évi óraszám: 69. Tanítási hetek száma: Tanítási órák száma: 1 óra/hét

Elektromos töltés, áram, áramkörök

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

1. SI mértékegységrendszer

EGYENÁRAMÚ KÖRÖK ÉS VILLAMOS TÉR

TARTALOMJEGYZÉK. Előszó 9

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

Fizika Vetélkedő 8 oszt. 2013

1. feladat R 1 = 2 W R 2 = 3 W R 3 = 5 W R t1 = 10 W R t2 = 20 W U 1 =200 V U 2 =150 V. Megoldás. R t1 R 3 R 1. R t2 R 2

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

Elektrotechnika 1. előadás

Elektrotechnika. Ballagi Áron

tápvezetékre jellemző, hogy csak a vezeték végén van terhelés, ahogy az 1. ábra mutatja.

Elektromos áram, egyenáram

Bevezető fizika (infó), 8. feladatsor Egyenáram, egyenáramú áramkörök 2.

Vízgépészeti és technológiai berendezésszerelő Épületgépészeti rendszerszerelő

1. konferencia: Egyenáramú hálózatok számítása

Ohm törvénye. A mérés célkitűzései: Ohm törvényének igazolása mérésekkel.

Összetett hálózat számítása_1

TestLine - Fizika 8. évfolyam elektromosság alapok Minta feladatsor

2. Ideális esetben az árammérő belső ellenállása a.) nagyobb, mint 1kΩ b.) megegyezik a mért áramkör eredő ellenállásával

Fizika A2E, 9. feladatsor

MÉSZÁROS GÉZA okl. villamosmérnök villamos biztonsági szakértő

Elektrotechnika. 1. előad. Budapest Műszaki Főiskola Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Kar Mechatronikai és Autechnikai Intézet

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

Elektromos áram, egyenáram

8. A vezetékek elektromos ellenállása

12.A 12.A. A belsı ellenállás, kapocsfeszültség, forrásfeszültség fogalmának értelmezése. Feszültséggenerátorok

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: 1. Alapfogalmak, Ohm törvény, Kirchoff törvényei, soros és párhuzamos kapcsolás, feszültségosztó

7. L = 100 mh és r s = 50 Ω tekercset 12 V-os egyenfeszültségű áramkörre kapcsolunk. Mennyi idő alatt éri el az áram az állandósult értékének 63 %-át?

Gingl Zoltán, Szeged, szept. 1

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

Villamos tér. Elektrosztatika. A térnek az a része, amelyben a. érvényesülnek.

Gingl Zoltán, Szeged, :14 Elektronika - Hálózatszámítási módszerek

TestLine - Fizika 8. évfolyam elektromosság 2. Minta feladatsor

ELEKTROTECHNIKA-ELEKTRONIKA ELEKTROTECHNIKA

Fizika 8. oszt. Fizika 8. oszt.

Elektrotechnika I. dr. Hodossy, László

Egyenáram. Áramkörök jellemzése Fogyasztók és áramforrások kapcsolása Az áramvezetés típusai

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

Elektromos áram, egyenáram

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

Tételek Elektrotechnika és elektronika I tantárgy szóbeli részéhez 1 1. AZ ELEKTROSZTATIKA ALAPJAI AZ ELEKTROMOS TÖLTÉS FOGALMA 8 1.

Fizika minta feladatsor

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) és a 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

A töltéshordozók meghatározott irányú rendezett mozgását elektromos áramnak nevezzük. Az áram irányán a pozitív részecskék áramlási irányát értjük.

Fizika II. feladatsor főiskolai szintű villamosmérnök szak hallgatóinak. Levelező tagozat

Fizika A2E, 8. feladatsor

Számítási feladatok a 6. fejezethez

Vegyes témakörök. 9. Bevezetés az elektronikába - alapfogalmak, Ohm törvény, soros és párhuzamos kapcsolás

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Az egyenáramú hálózatok

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

REZISZTÍV HÁLÓZATOK Számítási feladatok

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

Az Ohm törvény. Ellenállás karakterisztikája. A feszültség és az áramerősség egymással egyenesen arányos, tehát hányadosuk állandó.

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba. Tihanyi Attila április 17.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) és a 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny. Elődöntő KOMPLEX ÍRÁSBELI FELADATSOR MEGOLDÁSA

21. laboratóriumi gyakorlat. Rövid távvezeték állandósult üzemi viszonyainak vizsgálata váltakozóáramú

MÉRÉSI GYAKORLATOK (ELEKTROTECHNIKA) 10. évfolyam (10.a, b, c)

Összefüggő szakmai gyakorlat témakörei

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

2.) Fajlagos ellenállásuk nagysága alapján állítsd sorrendbe a következő fémeket! Kezd a legjobban vezető fémmel!

írásbeli vizsgatevékenység

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Orvosi Fizika 13. Bari Ferenc egyetemi tanár SZTE ÁOK-TTIK Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet

Elektromos áram. Feladatok

(Az 1. példa adatai Uray-Szabó: Elektrotechnika c. (Nemzeti Tankönyvkiadó) könyvéből vannak.)

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Átmeneti jelenségek egyenergiatárolós áramkörökben

1. Egy lineáris hálózatot mikor nevezhetünk rezisztív hálózatnak és mikor dinamikus hálózatnak?

Elektromos áram, áramkör, ellenállás

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Nagy épület villamos betáplálása. Épületinformatika. Nagy épület villamos betáplálása. Nagy épület villamos betáplálása. Eloadás.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Feladatlap X. osztály

1. Feladat. Megoldás. Számítsd ki az ellenállás-hálózat eredő ellenállását az A B az A C és a B C pontok között! Mindegyik ellenállás értéke 100 Ω.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Átírás:

Elektrotechnika Ballagi Áron

Bemutatkozás Ballagi Áron egyetemi adjunktus Széchenyi István Egyetem, Automatizálási Tanszék C707 es szoba Tel.: 3255 E mail: ballagi@sze.hu Web: http://www.sze.hu/~ballagi/elektrotechnika/ Elektrotechnika x/2

Amivel foglalkozom: obotok intelligens irányítása Ipari robotok Autonóm mobil robotok obot kooperáció Fuzzy kommunikáció Szimuláció Távvezérlés Mikro robotok Elektrotechnika x/3

obot szimuláció Marilou obotics Studio ICE távvezérlés Elektrotechnika x/4

Kísérleti mikro robotok Elektrotechnika x/5

Kísérleti mikro robotok Elektrotechnika x/6

Elektrotechnika Elektrotechnika x/7

Tematika Villamosságtan alapjai Hálózatszámítás Egyenáramú hálózatok Váltakozóáramú hálózatok Villamos és mágneses tér Villamos gépek Transzformátorok Aszinkron gépek Szinkron gépek Egyenáramú gépek Különleges gépek Elektrotechnika x/8

Irodalom Dr. Hodossy László, Elektrotechnika c. jegyzet, Universitas Győr Kht. Győr, 2006. http://jegyzet.sze.hu/ Selmeczi Schnöller: Villamosságtan I II. 49203/I II. KKVMF Elektrotechnika x/9

Követelmények Előadás látogatása Vizsga Félév teljes anyagából, gyakorlat orientált, írásban Kreditátvitel feltételei: Felsőfokú, leckekönyvvel és tematikával igazolt tárgy. Középiskola nem elfogadható! Megajánlott jegy: Szakirányú tanulmányok igazolása bizonyítvánnyal és tematikával. Minimum 4 (jó) szintű érdemjegy. Beadás a 2009.09.14 ei előadáson (után)! Elektrotechnika x/10

Villamosságtan alapjai Elektrotechnika x/11

Az atom szerkezete Atommag Proton pozitív töltés Neutron semleges Elektronhéj Elektronok negatív töltés Az elektron héjon keringő elektronok száma : 2 K 2 Elektrotechnika 12

Elektromos töltések A villamos jelenségek alapja az elemi töltések létezése. Proton töltés: Elektron töltése: A töltés jelölése: Q Q 1.6 10 19 C p Q 1.6 10 19 C e mértékegysége a Coulomb, jele: C 18 1C 6.25 10 e 6.25 trillió elektron Az elektromos töltések egymásra ható ereje lehet vonzó és taszító egyneműek taszítják, különneműek vonzzák egymást. Megkülönböztetünk, pozitív és negatív töltéseket Elektrotechnika x/13

Vezető, szigetelő, félvezető anyagok Vezetők főleg a fémek és a szén külső héjon 1 3 elektron, könnyű leadás és felvétel Szigetelők külső héjon 4 vagy több elektron, nehéz kiszakítás és helyfoglalás Félvezetők vezetővel szennyezett szigetelő, lyuk alakulnak ki ahol az elektron már át tud lépni. pl. szilícium alumíniummal szennyezve Elektrotechnika x/14

Galvánelem A kémiai folyamat elektronhiányt, illetve fölösleget eredményez cink lemez elektronfölösleg (negatív pólus) réz lemez elektronhiány (pozitív pólus) Elektrotechnika 15

Töltés (elektron) áramlás Ha a galvánelem pólusait egy fém vezetővel összekötjük, akkor az elektronok átfolynak cink lemezről a réz lemezre. elektromos feszültség elektromos áram Elektrotechnika 16

Elektromos feszültség A Q töltés mozgatása közben végzett W munka és a Q töltés hányadosával meghatározott fizikai mennyiség a feszültség. W U Q Az elektromos feszültség valójában egy elektromos áramkör két pontja közötti töltés vagy potenciál különbség. Más megfogalmazásban: egy elektromos mezőben létrejövő helyzeti energia, ami elektromos áramot hoz létre egy elektromos vezetőben. jelölése: U mértékegysége: volt, jele: V A feszültség esik [ U ] [ W ] [ Q] 1 joule (J) 1 volt (V) 1 coulomb (C) Elektrotechnika x/17

Jellemző feszültségek Normálelem 1.0183 V Szárazelem 1.5 V Akkumulátorcella 2 V Gépjármű akkumulátor 6 12 V Kéziszerszám motor 24 42 V Érinthető feszültség felső határa 65 V Lakások villamos hálózata 230 (220) V Közúti villamos 550 V Helyiérdekű villamos 1000 V Városi kábel hálózatok 3000 5000 V Erőművi generátorok 10000 V Nagyvasúti vontatás 25000 V Távvezetékek 30000 60000 V Országos távvezetékek 110000 V Nemzetközi távvezetékek 220000 V Transzkontinentális távvezetékek 750000 1000000 V Elektrotechnika x/18

Szabványos feszültség elnevezések 42 V ig törpefeszültség 42 250 V kisfeszültség 250 V felett nagyfeszültség Elektrotechnika x/19

Elektromos áram A vezető keresztmetszetén áthaladó Q töltés és a töltés áthaladásához szükséges t idő hányadosával meghatározott fizikai mennyiség az áramerősség Q I t Az elektromos töltések mozgását, áramlását az elektromos árammal jellemezzük. jelölése: I mértékegysége: amper, jele: A Az áram folyik 1 coulomb (C) 1 szekundum (s) 1 amper (A) Elektrotechnika x/20

Jellemző áramerőségek Észlelhető alsó határ 0.01 A Halálos áramerősség (szíven áthaladva) 0.1 A Mosógép 1 5 A Vasaló 2 5 A Hőkandalló 10 20 A Szerszámgép motor 10 50 A Gépjármű indítómotor indításkor 100 200 A Televízióadók 100 1000 A Nagyvasúti mozdony indításkor 1000 1500 A Alumínium elektrolízis 10000 50000 A Villám 50000 100000 A Elektrotechnika x/21

A villamos töltés új definíciója A coulomb az a villamos töltés, amely 1 amper állandó erősségű áramot vivő villamos vezető bármely keresztmetszetén 1 másodperc idő alatt áthalad. 1 C 1 As Az As helyett a gyakorlatban általában az amper órát (Ah) használjuk 1 Ah 3600 As Elektrotechnika x/22

Feladatok 1. Egy fémvezetőben Q 2 C töltés áramlik, és közben W 200 J munkát végez. Mekkora a feszültség a vezető két végpontja között? W 200 J U 100 V Q 2 C 2. Mekkora munkát végez Q 10 C töltés, ha U 220 V feszültségű pontok között áramlik? W Q U 10 C 220 V 2200 J 3. Mekkora töltés végez W 3800 J munkát U 190 V feszültségű pontok között? W 3800 J Q 20 C U 190 V Elektrotechnika x/23

Feladatok 4. Mekkora munkát végez egy elektron, ha U 1 V feszültségű pontok között repül át? A töltés az elektron töltése, vagyis: 19 Q e 1.6 10 C Az elektron által végzett munka: W e U 19 19 1.6 10 C 1 V 1.6 10 J Az atomfizikában egyetlen elektron 1 V feszültségű pontok közötti munkáját külön egységként kezelik, neve: elektronvolt, jele: ev 19 1 ev 1.6 10 J 5. Mekkora az áramerősség az 1. példában, ha t 0.1 s? (Q 2 C) Q 2 C I 20 A t 0.1 s Elektrotechnika x/24

Feladatok 6. Mekkora töltés halmozódik fel egy akkumulátorban, ha I 50 ma áramerősség t 2 h ideig tölti? I 50 ma 50 0.001 0.05 A t 2 h 7200 s Q I t 0.05 A 7200 s 360 C Q 0.05 A 2 h 0.1 Ah 7. Mennyi idő alatt halmozódik fel Q 60 Ah villamos töltés, ha az áramerősség I 8 A? Q 60 Ah t 7.5 h I 8 A Elektrotechnika x/25

Villamos hálózatok, áramkörök Az egyszerű áramkör az áramforrásból, a fogyasztóból, a kettőt összekötő vezetékből (és egy kapcsolóból) áll. Elektrotechnika x/26

Elektromos áram észlelhető hatásai Hőhatás Vegyi hatás Mágneses hatás Elektrotechnika x/27

Áramerősség mérése (ampermérő) Mágneses hatás alapján állandó mágnesű, lengőtekercses műszer, Deprez műszer az áramot átvezetjük a lengőtekercsen, az áramerősség nagyságával arányosan mozdul el. Az árammérőt mindig sorba kötjük a mérendő körbe! Elektrotechnika x/28

A feszültség mérése (voltmérő) Átalakított (nagy belső ellenállású) állandó mágnesű műszer A feszültség mindig két pont között mérhető, tehát a voltmérőt mindig a fogyasztó (vagy a mérendő szakasz) két végpontja közé, párhuzamosan kell kapcsolni Elektrotechnika x/29

Az elektromos ellenállás Elektrotechnika x/30

Elektromos ellenállás kísérlet U (V) I (A) V/A 10 0.22 45 20 0.44 45 50 1.1 45 70 1.54 45 100 2.2 45 150 3.3 45 220 4.8 45 U I állandó Elektrotechnika x/31

Elektromos ellenállás Ohm törvénye A feszültség és az áramerősség hányadosával meghatározott fizikai mennyiség jellemző az adott vezetőre, ez az adott vezető ellenállása U I Ohm törvénye ellenállás jelölése: mértékegysége: ohm, jele: Ω 1 volt (V) V 1 ohm ( Ω ) 1 amper (A) A Elektrotechnika x/32

Példák 1. Egy motortekercs ellenállását U 6 V feszültséggel mérjük. Az áramerősség I 8 A. Mekkora a tekercs ellenállása? U 6 V 0.75 Ω I 8 A Elektrotechnika x/33

Példák 2. Egy távvezetéknek kezdőpontján (táppontján), az erőműben, I 300 A áramerősséget vezetnek be. A távvezeték ellenállása 25 Ω. Számítsuk ki, hogy a táppont és a fogyasztói pont között, vagyis a távvezetéken mekkora a feszültség esés. U I 300 25 7500 V 7.5 kv A vezeték mentén mérhető feszültségesés csökkenti a táppont feszültségét. 3. Mekkora egy melegvíz tároló fűtőtest ellenállása, ha 220 V on 6.36 A áramot vesz fel? U 220 V 34.6 Ω I 6.36 A Elektrotechnika x/34

Példák 4. Egy nedves ember testellenállása 2200 Ω; véletlen érintés következtében U 220 V feszültséget hidal át. Mekkora az emberi testen áthaladó áramerősség? 100 ma már halálos lehet! U 220 V I 0.1 A 100 ma 2200 Ω 5. Száraz körülmények között az emberi test ellenállása elérheti az 5000 Ω ot; mekkora feszültséget hidalhat át, ha legfeljebb I 13 ma áramot engedünk át a szervezeten? U I 0.013 5000 65 V Ez az érintési feszültség. A szabványok a megengedett érintési feszültséget 65 V ban szabják meg. Elektrotechnika x/35

Példák 6. Egy U 220 V feszültségre kapcsolt vezeték szigetelésén keresztül a föld felé I 5 ma szivárgó áramerősséget mérünk. Mekkora a vezeték szigetelési ellenállása? U 220 V 44000 Ω 44 kω I 0.005 A A szigetelési ellenállások rendszerint megaohm (MΩ) nagyságrendűek 7. Egy ampermérő belső ellenállása 0.2 Ω; a mutató végkitéréséhez 250 mv feszültség szükséges. Mekkora áramot mérhetünk, ha a mutató végkitéréséig kileng? U 250 mv 0.250 V I 1.25 A 0.2 Ω 0.2 Ω Elektrotechnika x/36

Vezeték ellenállása kísérlet 1. Mérjük meg egy A keresztmetszetű, l hosszúságú fűtőhuzal ellenállását! 2. Növeljük a huzal hosszát kétszeresére, azt tapasztaljuk, hogy az ellenállása is kétszeresére nő. 3. Növeljük a keresztmetszetét kétszeresére! A mérési adatok azt mutatják, hogy az ellenállása feleakkora lesz! l A 4. Ismételjük meg a kísérletet más más anyagokkal! Az értéke anyagonként eltérő lesz az ellenállás anyag függő! Elektrotechnika x/37

A vezető ellenállása fajlagos ellenállás A vezető ellenállása a hosszával egyenesen, keresztmetszetével fordítottan arányos. A ρ arányossági tényező az anyagra jellemző fajlagos ellenállás. l ρ A Fajlagos ellenállás valamely anyag 1 mm 2 keresztmetszetű, 1 m hosszú darabjának az 2 ellenállása. Jele: ρ, mértékegysége: mm 6 Ω 10 Ωm m Elektrotechnika x/38

Fajlagos ellenállás 2 Anyag Vegyjel ρ mm Ω m réz Cu 0.0178 alumínium Al 0.0286 ezüst Ag 0.0160 arany Au 0.0220 Elektrotechnika x/39

Példák 1. Egyszerű alumínium vezetékköteg hosszát kell meghatározni. A vezeték kiterítésére megfelelő hely nem áll rendelkezésre, ezért Ohm törvénye alapján ellenállásmérést végzünk. A fajlagos ellenállás ismert ρ 0.03 Ωmm 2 /m, a keresztmetszet A 25 mm 2, a mért értékek: U 6 V, I 10 A. U 6 V 0.6 Ω I 10 A l A 25 0.6 500 m ρ 0.03 Elektrotechnika x/40

Példák 2. Két, egymástól 10 km re fekvő falut 3 mm átmérőjű, vörösrézből készített távbeszélő vezetékpár köt össze. Mekkora a vezetékpár ellenállása? A vezeték teljes hossza: l 2 10 km 20 km 20000 m A vezeték keresztmetszete: 2 2 d π 3 π A 7.1 mm 4 4 2 A vezetékpár ellenállása: l 20000 ρ 0.0175 49.3 Ω 7.1 Elektrotechnika x/41

Példák 3. Egy vasaló ellenállása 93 Ω, a fűtőszál hossza l 5.9 m, fajlagos ellenállása ρ 1.1 Ωmm 2 /m (króm nikkel). Mekkora a fűtőszál keresztmetszete? l 5.9 A ρ 1.1 0.07 mm 93 2 Elektrotechnika x/42

Az ellenállás hőmérséklet függése kísérlet 1. Mérjük meg egy fűtőszál ellenállását ϑ 0 kiindulási (hideg) hőmérsékleten; jelöljük az ellenállást ekkor 0 val! 2. Növeljük a fűtőszál hőmérsékletét ϑ 1 hőmérsékletre, és közben ismét mérjük az ellenállást ( 1 ). A hőmérséklet különbség: Δϑ ϑ 1 ϑ 0. 3. A mérési adatokat táblázatba foglaljuk. Δϑ ϑ 1 ϑ 0 [ C] 0 [Ω] 1 [Ω] 1 2 0 20 50 20 24 0.2 100 20 28 0.4 150 20 32 0.6 200 20 36 0.8 0 Elektrotechnika x/43

Az ellenállás hőmérséklet függése A hőmérséklet növekedésével a fémek ellenállása arányosan növekszik. Az α arányossági tényező az anyagra jellemző hőfoktényező. (1 + α Δϑ) 1 0 Anyag α 1 C Alumínium 0.0037 éz 0.0039 Fémeknél: 0 00 α 4 K A folyadékok, a szén és a félvezetők hőfoktényezője negatív! Hőmérséklet emelkedés hatására ellenállásuk csökken. (NTK Negatív Temperatúra Koefficiens) Elektrotechnika x/44

Példák 1. Egyenáramú motor réz tekercsének ellenállása ϑ 0 10 C on 0 1.45 Ω, felmelegedve pedig 1 1.886 Ω; a hőfoktényező α 0.00392. Számítsuk ki a tekercs üzemi hőmérsékletét! (1 + α Δϑ) 1 0 1 0 Δ ϑ ϑ1 ϑ0 α 0 0.00392 1.45 ϑ Δ ϑ+ ϑ 77 + 10 87 C 1 0 1.886 1.45 77 C Elektrotechnika x/45

Egyenáramú hálózatok Elektrotechnika x/46

Egyenáramú hálózatok elemei Aktív elemek feszültséggenerátor áramgenerátor Passzív elemek ellenállás (ideális vezeték) (ideális szigetelés) Elektrotechnika x/47

Egyenáramú hálózatok elemei Feszültséggenerátor a kapcsain mindig U g feszültség mérhető Áramgenerátor Az áramgenerátoron mindig I g áram folyik U I Ug Ideális Ig Ideális valós U k valós I U Elektrotechnika 48

Egyenáramú hálózatok elemei Vezeték a vezetéken sosem esik feszültség Szigetelés, szakadás a szakadáson sosem folyik áram Elektrotechnika 49

Hálózatszámítási alap törvények Ohm törvénye U I I U U I Elektrotechnika x/50

Hálózatszámítási alap törvények Kirchhoff I. vagy csomóponti törvénye: A csomópont áramainak előjelhelyes összege nulla. I1+ I2 I3 I4 I5 0 I1+ I2 I3 + I4 + I5 n j 1 I j 0 Elektrotechnika x/51

Hálózatszámítási alap törvények Kirchhoff II. vagy huroktörvénye: A hurokban szereplő feszültségek előjelhelyes összege nulla. U1+ U2 U3 + U4 U5 0 m i 1 U i 0 Elektrotechnika x/52

Egyenáramú hálózatok kapcsolása Soros kapcsolás Párhuzamos kapcsolás Sorosan kapcsolt elemeken az áram azonos (csomóponti törvény) Párhuzamosan kapcsolt elemeken a feszültség azonos I I 1 2 U U U Elektrotechnika 53

Ellenállások soros kapcsolása Ohm törvénye alapján: U U U U 1 2 3 n 1, 2, 3, n I1 I2 I3 In Kirchhoff csomóponti törvénye alapján: I I I I I 1 2 3 n e Kirchhoff huroktörvénye alapján: U + U + U + + U U 1 2 3 n e Elektrotechnika x/54

Ellenállások soros kapcsolása U U1+ U2 + U3+ + U I e es Ie 1 2 3 es + + + + 1 2 3 + + + + es U U U U I I I I 1 2 3 e n n n n es n i 1 i Sorosan kapcsolt ellenállások eredője a részellenállások összegével egyenlő Elektrotechnika x/55

Ellenállások párhuzamos kapcsolása Ohm törvénye alapján: U U U 1 2 3 m 1, 2, 3, m I1 I2 I3 Im U Kirchhoff csomóponti törvénye alapján: Kirchhoff huroktörvénye alapján: I + I + I + + I I 1 2 3 m e U U U U U 1 2 3 m e Elektrotechnika x/56

Ellenállások párhuzamos kapcsolása ep ep Ue 1 1 I I e e I1+ I2 + I3+ + I Ue Ue 1 I1 I2 I3 Im + + + + U U U U 1 2 3 m m ep ep 1 1 1 1 1 + + + + 1 2 3 m j 1 1 1 j G e m G i 1 i m Párhuzamosan kapcsolt ellenállások eredő vezetése a részvezetések összegével egyenlő Elektrotechnika x/57

Ellenállások párhuzamos kapcsolása Két párhuzamosan kapcsolt ellenállás eredője e 12 1 1 1 + 1 2 e12 1 1 2 + + 2 1 1 2 1 2 1 2 e12 2 1 1+ 2 Elektrotechnika x/58

Példák AB? ( + ) AB 1 2 3 Ahol: 1 1 kω 2 500 Ω 3 300 Ω AB (1000 + 500) 300 250Ω 1000 + 500 + 300 Elektrotechnika x/59

Példák AB? ( + + ) AB 1 2 3 4 Ahol: 1 1 kω 2 500 Ω 3 300 Ω 4 200 Ω AB 1000 (500 + 300 + 200) 500Ω 1000 + 500 + 300 + 200 Elektrotechnika x/60

Példák AB? AB 1 4 Ahol: 1 1 kω 2 500 Ω 3 300 Ω 4 200 Ω AB 1000 200 166.6 Ω 1000 + 200 Elektrotechnika x/61

Példák AB? Ahol: 1 1 kω 2 500 Ω 3 300 Ω 4 200 Ω AB 1 2 3 4 1 AB 88.23Ω 1 1 1 1 + + + 1000 500 300 200 Elektrotechnika x/62

Példák AB? AB 0Ω Ahol: 1 1 kω 2 500 Ω 3 300 Ω 4 200 Ω Elektrotechnika x/63

Példák AB? AB 1 2 Ahol: 1 1 kω 2 500 Ω 3 300 Ω 4 200 Ω AB 1000 500 333.3 Ω 1000 + 500 Elektrotechnika x/64

Példák AB? Ahol: 1 1 kω 2 500 Ω 3 300 Ω 4 200 Ω 5 2 kω 6 750 Ω 7 1.2 kω AB ((( ) ) ) + + + AB 5 6 4 3 2 1 (2000 + 750) 200 + 300 500 2000 + 750 + 200 + 1000 1.25kΩ (2000 + 750) 200 + 300 + 500 2000 + 750 + 200 Elektrotechnika x/65

Feszültségosztó U U + U U U U U U U g I 1 1 I 1 2 2 2 I I 1 1 2 2 1 1 2 2 U I 2 2 U g I + U 1 2 U g 2 2 1+ 2 U 2 2 U g 1+ 2 Feszültségosztóban a feszültség az ellenállásokkal egyenes arányban oszlik meg. Elektrotechnika x/66

Áramosztó I I + I I I 1 2 I I 1 2 1 2 1 1 2 U U U U 2 I 2 2 2 e 1 1 2 I + 2 1 2 ( ) U I I I I U 1 2 1 2 + 1 2 I I 1 2 2 1 I 2 I 1 + 1 2 Áramosztókban az áram az ellenállásokkal fordított arányban oszlik meg. Elektrotechnika x/67

Példák Ug 1 2 3 4 2 10V 10Ω U? 200 ( + ) 10 20 30 2 3 4 U2 Ug 10 10 4V 200 1+ 2 ( 3+ 4) 10 + 10 20 4 U4 U2 4 0.5 2V 3+ 4 1 U1 Ug U2 Ug 6V 1+ 2 ( 3+ 4) 10 + 30 Elektrotechnika x/68

Példák Ig 4A 1 2 3 4 10Ω I, I? 2 4 + 3 4 I2 Ig A 2.6A 2 + ( 3 + 4) 3 80 U2 I2 2 V 26.6 V 3 2 I4 Ig I2 Ig A A 2 + 3 + 4 3 8 4 1.3 Elektrotechnika x/69

Feszültség és áram mérése U m I m m Példa: Egy tipikus alapműszer végkitéréséhez tartozó értékek: U I m m m 50 mv 50 μ A 3 50 10 V 1000 Ω 1 kω 6 50 10 A Elektrotechnika x/70

Feszültség méréshatár kiterjesztése Elektrotechnika x/71 m M U U n m m m m m m m m M e e e n I U n I U U n I U U I U 1) ( 1) ( e m n ) 1 ( Előtétellenállás:

Feszültség méréshatár kiterjesztése A feszültségmérő voltonkénti belső ellenállása e + kω m e U M V Példa: m + e 1 kω + 99 kω kω e 20 U 5 V V M az alapműszer adataival is ezt kapjuk: m 1 kω kω e 20 U 50 mv V m Elektrotechnika x/72

Áram méréshatár kiterjesztése Elektrotechnika x/73 m M I I n 1) ( 1) ( n I n U I I n U I I U I U m m m m m m m M m s s s ( 1) n m s Söntellenállás:

Ellenállások csillag (Y) delta (háromszög) átalakítása Elektrotechnika x/74 23 13 12 13 23 12 13 23 12 2 1 ) ( ) ( + + + + + 23 13 12 12 13 23 12 13 23 3 2 ) ( ) ( + + + + + 23 13 12 23 12 13 23 12 13 3 1 ) ( ) ( + + + + + I. II. III.

Ellenállások csillag delta átalakítása Delta csillag átalakítás: 12 13 1 h 12 23 2 h 13 23 3 h h + + 12 13 23 Csillag delta átalakítás: 1 2 12 Y 1 3 13 Y 2 3 23 Y 1 1 1 + + Y 1 2 1 3 Elektrotechnika x/75

Példa AB? Elektrotechnika x/76

Példák h 1+ 3+ 5 1+ 1+ 1 3 kω 11 0.3 k 1 5 6 Ω h 3 11 0.3 k 3 5 7 Ω h 3 11 0.3 k 3 1 8 Ω h 3 AB 8 + (( 6 + 2) ( 7 + 4)) 2.3 2.3 AB 0.3 + 1.5 kω 2.3 + 2.3 Elektrotechnika 77

Példák Számítsuk ki a kapcsolásban jelölt feszültségeket és áramokat 4 5 40Ω 1 2 3 60Ω 120Ω U 300V 0 e + + 40Ω 40Ω + 40Ω + 60Ω 120Ω 100Ω 1 2 3 4 5 U 300V 40Ω 1 0 I 3A I I 3A 1, 5A 2 3 3 100Ω + 40Ω + 40Ω 1 2 e 120Ω 5 I I 3A 2A 4 3 + 60Ω + 120Ω 4 5 U U I 1,5 A 40Ω 60V 1 2 2 2 U I 2A 60Ω 120V 4 4 4 Elektrotechnika 78

Példák Számítsuk ki a kapcsolásban jelölt feszültségeket és áramokat e 30Ω 1 2 3 4 5 60Ω U 420V 0 + + + 30Ω + 30Ω + 60Ω 30Ω + 60Ω 140Ω 1 2 3 4 5 U 420V 0 I I 1 5 140Ω e 3A U I 3A 30Ω 90V 1 1 1 U U U 420V 90V 330V 15 0 1 60Ω 4 I I 3A 2A 3 1 + 30Ω + 60Ω 3 4 Elektrotechnika 79

Teljesítményszámítás, hatásfok Valamely villamos hálózati elem feszültségének és áramának szorzata a villamos teljesítmény vagy munkavégző képesség: P U I U 2 I 2 1W 1V 1A A villamos munka vagy energia: W E P t U I t 1Ws 1V 1A 1s Ha egy villamos hálózatban megkülönböztethető a hasznos és az összes teljesítmény, akkor a hatásfok: η P P hasznos összes Elektrotechnika 80

81/x Elektrotechnika Teljesítményillesztés Vizsgáljuk meg, hogy mi a feltétele annak, hogy az aktív kétpólus a legnagyobb teljesítményt szolgáltassa, tehát keressük meg a Pf( t ) függvény maximumát! A körben folyó áram: t b g U I + Aterhelésre jutó teljesítmény: 2 2 2 ) ( t b t g t U I P + Az aktív kétpólus hatásfoka: t b t t b t veszteség hasznos hasznos I I P P P + + + ) ( 2 2 η

Teljesítményillesztés Keressük meg a Pf( t ) függvény maximumát. A függvény szélső értéke ott van, ahol: dp d t U 2 g ( b + t 2 ) 2( + ) b t t 4 ( + ) b t 0 Vagyis ahol: ( b 2 + ) 2 ( + ) t b t t Illetve: b + 2 Azaz: t t Ez az egyetlen szélsőérték hely a Pf( t ) folytonos függvény 0 t < intervallumában, a szélsőérték maximum. 2 A legnagyobb teljesítmény tehát: U g P max 4 És a hatásfok: b η 2 t b b b 0,5 Elektrotechnika 82/x

Teljesítményillesztés A terhelésre jutó teljesítmény és hatásfok a terhelő ellenállás függvényében: Elektrotechnika 83/x

Figyelem! A jövő heti (okt. 19.) előadás elmarad! Következő előadás október 26. MEGHÍVÓ A Széchenyi István Egyetem Műszaki Tudományi Kara és a Magyar Fuzzy Társaság meghívja Önt a Second Győr Symposium on Computational Intelligence (II. Győri Számítási Intelligencia Szimpózium) tudományos előadássorozatára. Időpont és helyszín: 2009. október 19, hétfő, a Széchenyi István Egyetem VIP termében (9026 Győr, Egyetem tér 1.) Elektrotechnika 84/x

Szuperpozíció tétele Több generátoros hálózatok számítására használható módszer A szuperpozíció tétel csak akkor alkalmazható, ha a hálózat lineáris A hálózat valamennyi generátorát egyszer és csakis egyszer vesszük figyelembe A generátorok hatástalanítása (dezaktiválása): A hálózatban található generátorokat külön külön, egyenként vesszük figyelembe és ezáltal részeredményeket kapunk. Valamely keresett feszültség vagy áram értékét úgy számítjuk ki, hogy a részeredmények előjelhelyes összegét képezzük. Ez utóbbi lépés a tulajdonképpeni szuperpozíció. Elektrotechnika 85/x

Példák 1. Határozzuk meg a feszültségeket a szuperpozíció tétel alkalmazásával! Elektrotechnika x/86

Példák 1. eset: A feszültséggenerátor hatásának vizsgálata. Helyettesítsük az áramgenerátort szakadással! Elektrotechnika x/87

Példák 2. eset: Az áramgenerátor hatásának vizsgálata. Helyettesítsük a feszültséggenerátort rövidzárral! Elektrotechnika x/88

Példák 2. eset: Az áramgenerátor hatásának vizsgálata. Helyettesítsük a feszültséggenerátort rövidzárral! Elektrotechnika x/89

Példák Szuperpozíció: Elektrotechnika x/90

Példák 2. Határozzuk meg az ellenállás áramát a szuperpozíció tétel alkalmazásával! Elektrotechnika x/91 1 1 '' 2 '' 2 2 ' 1 ' I I I I + + 1 2 2 '' 2 2 1 1 ' 1 U I U I g g + + '' ' I I I +

Helyettesítő generátorok tétele Thèvenin és Norton tétele A Thévenin féle helyettesítő képet akkor alkalmazzuk, ha a terhelő ellenállás jóval nagyobb a belső ellenállásnál A Thévenin generátor: Elektrotechnika x/92

Helyettesítő generátorok tétele Thèvenin és Norton tétele Áramgenerátoros vagy Norton féle helyettesítő képet használunk akkor, ha a terhelő ellenállás sokkal kisebb, mint a belső ellenállás. A Norton generátor: Elektrotechnika x/93

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! KÉDÉSEK? Elektrotechnika 94