«Στοιχεία Ηλεκτροτεχνίας»«Στοιχεία Ηλεκτροτεχνίας»

Αλέξανδρος Αλέξανδρος ΦλάμοςΦλάμος, , ΕπΕπ. Καθηγητής. Καθηγητήςee--mail: aflamos@unipi.grmail: aflamos@unipi.gr

33οςος όροφος, Γραφείοόροφος, Γραφείο 304304, κτίριο Γρηγορίου Λαμπράκη 126, κτίριο Γρηγορίου Λαμπράκη 126

Αντικείμενο ηλεκτροτεχνίαςΑντικείμενο ηλεκτροτεχνίας

ΗΗ ηλεκτροτεχνίαηλεκτροτεχνία ασχολείταιασχολείται μεμε φαινόμεναφαινόμενα σχετιζόμενασχετιζόμενα μεμε

ηλεκτρικάηλεκτρικά φορτίαφορτία:: δυνάμειςδυνάμεις μεταξύμεταξύ φορτίων,φορτίων, ανταλλαγέςανταλλαγές

ε έρ ε αςε έρ ε ας ααενέργειαςενέργειας κκ..αα

ΗΗ ηλεκτροτεχνίαηλεκτροτεχνία είναιείναι ηη βάσηβάση τηςτης ηλεκτρικήςηλεκτρικής τεχνολογίαςτεχνολογίας..

Αντικείμενο ηλεκτρικής τεχνολογίαςΑντικείμενο ηλεκτρικής τεχνολογίαςΜελέτηΜελέτη καικαι κατασκευήκατασκευή συστημάτωνσυστημάτων γιαγια τηντην παραγωγή,παραγωγή,

μεταφορά,μεταφορά, επεξεργασία,επεξεργασία, έλεγχο,έλεγχο, διανομήδιανομή καικαι μετατροπήμετατροπή

ηλεκτρικήςηλεκτρικής ενέργειαςενέργειας καικαι πληροφορίαςπληροφορίας..η ρ ήςη ρ ής ργ ςργ ς ηρ φ ρ ςηρ φ ρ ς

ΜετατροπήΜετατροπή χημικήςχημικής ενέργειαςενέργειας φυσικώνφυσικών καυσίμωνκαυσίμων σεσε ΗΗ..Ε,Ε,

μεταφοράμεταφορά καικαι διανομήδιανομή:: ηη ενέργειαενέργεια είναιείναι σημαντικήσημαντική

ποσότηταποσότηταποσότηταποσότητα

ΕπεξεργασίαΕπεξεργασία ψηφιακώνψηφιακών δεδομένωνδεδομένων σεσε υπολογιστικόυπολογιστικό

έέ λήλή ήή έέ λ ίλ ί έέκέντροκέντρο καικαι αποστολήαποστολή σεσε χρήστηχρήστη:: ηη ενέργειαενέργεια αποτελείαποτελεί μέσομέσο

επεξεργασίαςεπεξεργασίας καικαι μετάδοσηςμετάδοσης τηςτης πληροφορίαςπληροφορίας..

Ηλεκτρικά ΚυκλώματαΗλεκτρικά Κυκλώματα

Γιατί ??Γιατί ??

ΣύστημαΣύστημαΣύνολοΣύνολο στοιχείωνστοιχείων τατα οποίαοποία συνδέονταισυνδέονται μεταξύμεταξύ τουςτους καικαιδιέπονταιδιέπονται απόαπό νόμουςνόμους ΤοΤο είδοςείδος τωντων στοιχείωνστοιχείων καικαι οιοι νόμοινόμοιδιέπονταιδιέπονται απόαπό νόμουςνόμους.. ΤοΤο είδοςείδος τωντων στοιχείωνστοιχείων καικαι οιοι νόμοινόμοιαπόαπό τουςτους οποίουςοποίους διέπονταιδιέπονται προσδιορίζειπροσδιορίζει τοτο είδοςείδος τουςτουςσυστήματοςσυστήματοςσυστήματοςσυστήματος..

ΠαραδείγματαΠαραδείγματα::

ΗλεκτρικόΗλεκτρικό σύστημασύστημα (στοιχεία(στοιχεία:: γεννήτριες,γεννήτριες,μετασχηματιστές,μετασχηματιστές, αντιστάτες,αντιστάτες, πυκνωτέςπυκνωτές κλπκλπ..))μ χημ ς,μ χημ ς, ς,ς, ςς ))

ΣυγκοινωνιακόΣυγκοινωνιακό σύστημασύστημα (στοιχεία(στοιχεία:: οδοί,οδοί, διασταυρώσειςδιασταυρώσεις(κόμβοι)(κόμβοι) σηματοδότεςσηματοδότες γέφυρεςγέφυρες κλπκλπ ))(κόμβοι),(κόμβοι), σηματοδότες,σηματοδότες, γέφυρεςγέφυρες κλπκλπ..))

∆ομή ηλεκτρικού συστήματος∆ομή ηλεκτρικού συστήματος

Παραγωγή Μεταφορά ∆ιανομή Τελική Χρήση

400, 150kV 20kV 220V

Ηλεκτρικό ΣύστημαΗλεκτρικό ΣύστημαΜεταφοράΜεταφορά μεμε 400400kVkV –– Γιατί?Γιατί?ΓιαΓια δεδομένηδεδομένη αντίστασηαντίσταση δικτύουδικτύου ((RRaa)) καικαι δεδομένηδεδομένη μεταφερόμενημεταφερόμενη ισχύισχύ (P(Poo))ΈστωΈστω πηγήπηγή παραγωγήςπαραγωγής ΗΗ..ΕΕ (πχ(πχ σταθμόςσταθμός παραγωγής)παραγωγής) μεμε τάσητάση VοVο,,έντασηένταση ΙοΙο καικαι συνεπώςσυνεπώς ισχύςισχύς ΡΡ =V=V *I*Iέντασηένταση ΙοΙο καικαι συνεπώςσυνεπώς ισχύςισχύς ΡΡοο=V=Vοο IIοοΗΗ πτώσηπτώση τάσηςτάσης στοστο δίκτυοδίκτυο μεταφοράςμεταφοράς υπολογίζεταιυπολογίζεται ωςως:: VVαα=Ι=Ιοο*R*Rαα

ΗΗ απώλειααπώλεια ισχύοςισχύος υπολογίζεταιυπολογίζεται ωςως:: PP =Ι=Ι 22 xx RRΗΗ απώλειααπώλεια ισχύοςισχύος υπολογίζεταιυπολογίζεται ωςως:: PPαα ΙΙοο xx RRαα

ΟΟ λόγοςλόγος PPαα/Ρ/Ροο εκφράζειεκφράζει τοτο ποσοστόποσοστό απωλειώναπωλειών..PPαα/Ρ/Ροο == (Ι(Ιοο22*R*Raa)/()/(IIοο*V*Vοο)) == ((IIοο*R*Rαα)/V)/V00 == VV00 **IIοο**RRαα /(V/(Voo22)) ==(P(Poo**RRαα)/(V)/(Voo22))αα οο (( οο aa) () ( οο οο)) (( οο αα)) 00 00 οο αα (( oo )) (( oo αα) () ( oo ))οιοι απώλειεςαπώλειες είναιείναι αντιστρόφωςαντιστρόφως ανάλογεςανάλογες τουτου τετραγώνουτετραγώνου τηςτης τάσηςτάσης μεμετηντην οποίαοποία μεταφέρεταιμεταφέρεται ηη ισχύςισχύς Β ώΒ ώ άά ΗΗ ΕΕ άλάλ άά ΒιώσιμηΒιώσιμη μεταφοράμεταφορά ΗΗ..ΕΕ.. σεσε μεγάλεςμεγάλες αποστάσειςαποστάσεις

Βασικά χαρακτηριστικά / μονάδεςΒασικά χαρακτηριστικά / μονάδεςPP ((ισχύςισχύς)),, ΕΕ (ενέργεια),(ενέργεια), RR ((ομικήομική αντίστασηαντίσταση)),, LL ((αυτεπαγωγή),αυτεπαγωγή),CC ((χωρητικότηταχωρητικότητα)),, συνδυασμόςσυνδυασμός στοιχείωνστοιχείων κυκλώματος,κυκλώματος,CC ((χωρητικότηταχωρητικότητα)),, συνδυασμόςσυνδυασμός στοιχείωνστοιχείων κυκλώματος,κυκλώματος,έννοιαέννοια συστημικήςσυστημικής ανάλυσηςανάλυσης κκ..αα..

ii 1ii 1

ii11 ii22

RR11vv11

++vv22

++RR22-

+11-- --vvss

22

Βασικά χαρακτηριστικάΒασικά χαρακτηριστικά

ΠοιεςΠοιες είναιείναι οιοι διαφορέςδιαφορές σεσε σχέσησχέση μεμε τοτο προηγούμενοπροηγούμενοκύκλωμα?κύκλωμα?

ii++ ii11

vv11--++

--RR11

vvssvv22

++ ii22RRvv22

--RR22

Απλός διακόπτηςΑπλός διακόπτης11.. ΑνοικτόΑνοικτό κύκλωμακύκλωμα

22 κλειστόκλειστό κύκλωμακύκλωμα22.. κλειστόκλειστό κύκλωμακύκλωμα

ΚυκλώματαΚυκλώματα

ΑσφάλειαΑσφάλεια

Εναλλασσόμενο Εναλλασσόμενο -- ΣυνεχέςΣυνεχές

ΗλεκτροπληξίαΗλεκτροπληξία

ΑντίστασηΑντίστασηΑντίσταση Αντίσταση ανθρώπινου ανθρώπινου σώματοςσώματος: 5ΚΩ: 5ΚΩ --σώματοςσώματος: 5ΚΩ : 5ΚΩ 100ΚΩ100ΚΩ

ii: 25mA έως 75mA : 25mA έως 75mA για για t>30 sec t>30 sec ??????γγ

Συστήματα επικοινωνιών & πληροφορικήςΣυστήματα επικοινωνιών & πληροφορικής

Συστήματα επικοινωνιών & πληροφορικήςΣυστήματα επικοινωνιών & πληροφορικής

Συστήματα επικοινωνιών & πληροφορικήςΣυστήματα επικοινωνιών & πληροφορικής

Ηλεκτρικά κυκλώματαΗλεκτρικά κυκλώματα

Πηγή Πηγή –– ομικήομική αντίσταση αντίσταση -- διακόπτηςδιακόπτηςδιακόπτηςδιακόπτης

Ηλεκτρικά κυκλώματαΗλεκτρικά κυκλώματα

Ισχύς Ισχύς –– ΕνέργειαΕνέργεια –– Ενεργ. ΥπηρεσίαΕνεργ. ΥπηρεσίαΙσχύς Ισχύς PP11= 100 = 100 Watt (W)Watt (W)Ώ Λ ίΏ Λ ί hh 2190h2190hΏρες Λειτουργίας Ώρες Λειτουργίας h= h= 6h/day x 365 days6h/day x 365 days= 2190h= 2190hΕνέργεια Ενέργεια ΕΕ11==PP11*h=*h=100 100 W *W *2190h = 219kWh2190h = 219kWhργργ 11 11

Ένταση ΦωτεινότηταςΈνταση Φωτεινότητας A A cdcd στην επιφάνεια εργασίας μαςστην επιφάνεια εργασίας μαςη η ςη η ς η φ ργ ς μ ςη φ ργ ς μ ς

Ι ύΙ ύ PP 3030 W tt (W)W tt (W)Ισχύς Ισχύς PP11= 30 = 30 Watt (W)Watt (W)Ώρες Λειτουργίας Ώρες Λειτουργίας h= h= 6h/day x 365 days6h/day x 365 days= 2190h= 2190hρ ς ργ ςρ ς ργ ς y yy y

Ενέργεια Ενέργεια ΕΕ11==PP11*h=*h=30 30 W *W *2190h = 2190h = 65,765,7kWhkWhΕξ ό 153 3Εξ ό 153 3 kWhkWh * 0 1* 0 1€€ //kWhkWh 15 315 3€€Εξοικονόμηση = 153,3 Εξοικονόμηση = 153,3 kWhkWh * 0,1* 0,1€€ //kWhkWh = 15,3= 15,3€€

Συστήματα ενέργειας / επικοινωνιώνΣυστήματα ενέργειας / επικοινωνιώνΕπίπεδο .....Επίπεδο .....

ΠαγκόσμιοΠαγκόσμιο

Υπερεθνικό (π.χ. Σκανδιναβικές χώρες, Ευρωπαϊκή Ένωση)Υπερεθνικό (π.χ. Σκανδιναβικές χώρες, Ευρωπαϊκή Ένωση)ρ ( χ β ς χ ρ ς ρ ή η)ρ ( χ β ς χ ρ ς ρ ή η)

Εθνικό (π.χ. Ελλάδα, Ιταλία)Εθνικό (π.χ. Ελλάδα, Ιταλία)

Περιφερειακό (π.χ. Κυκλάδες)Περιφερειακό (π.χ. Κυκλάδες) Περιφερειακό (π.χ. Κυκλάδες)Περιφερειακό (π.χ. Κυκλάδες)

Τοπικό Τοπικό

∆ραστηριότητας∆ραστηριότητας ∆ραστηριότητας∆ραστηριότητας

Μονάδας παραγωγής (υπηρεσιών ή προϊόντων)Μονάδας παραγωγής (υπηρεσιών ή προϊόντων)

Κτιρίου ΣυσκευήςΚτιρίου Συσκευής Κτιρίου, ΣυσκευήςΚτιρίου, Συσκευής

κ.α.κ.α.

Ενεργειακή Ενεργειακή αλυσίδα (βελτιώσεις?)αλυσίδα (βελτιώσεις?)χημική χημική ενέργειαενέργεια

θερμικές θερμικές απώλειεςαπώλειες

ηλεκτρική ηλεκτρική ενέργειαενέργεια

Θερμική Θερμική ενέργειαενέργεια

μετρητήςμετρητής

Θερμική Θερμική ενέργειαενέργεια

κινητική κινητική ενέργειαενέργεια

ηλεκτρική ηλεκτρική ενέργειαενέργεια

μ ρη ήςμ ρη ής

πρωτογενής πρωτογενής ενέργεια ενέργεια

Σταθμός Σταθμός παραγωγής παραγωγής

παρεχόμενη παρεχόμενη ενέργειαενέργεια

ωφέλιμη ωφέλιμη ενέργειαενέργεια

Η.Ε.Η.Ε.2,5% 2,5% απώλειες απώλειες εξόρυξης & μεταφοράς εξόρυξης & μεταφοράς στον σταθμόστον σταθμό

3030--40% της 40% της πρωτογενούς πρωτογενούς ενέργειαςενέργειας

Περίπου το 1/3 της Περίπου το 1/3 της πρωτογενούς πρωτογενούς

στον σταθμόστον σταθμό ενέργειαςενέργειας ενέργειαςενέργειας

ΑλληλεπιδράσειςΑλληλεπιδράσεις

ΤεχνολογίαΤεχνολογίαχ γχ γ

Χαρακτηρίζει οικονομία και Χαρακτηρίζει οικονομία και παραγωγική ικανότηταπαραγωγική ικανότητα

ΕνέργειαΕνέργειαΜ ίΜ ί

ρ γ γ ή ηρ γ γ ή ηΟικονομίαΟικονομία

•• ΜεταποίησηΜεταποίηση•• ∆ιατροφή∆ιατροφή•• ΜεταφοράΜεταφοράΕπενδύσεις μεγάλης Επενδύσεις μεγάλης

Επιπτώσεις σε επίπεδο Επιπτώσεις σε επίπεδο τοπικό, περιφερειακό, τοπικό, περιφερειακό, παγκόσμιο (διεθνείςπαγκόσμιο (διεθνείς

•• ∆ιαβίωση∆ιαβίωσης μ γ ηςς μ γ ης

έντασης κεφαλαίουέντασης κεφαλαίουπαγκόσμιο (διεθνείς παγκόσμιο (διεθνείς δεσμεύσεις)δεσμεύσεις)

ΠεριβάλλονΠεριβάλλονΚεφάλαιοΚεφάλαιο

Στοιχεία εκπαιδευτικής διαδικασίαςΣτοιχεία εκπαιδευτικής διαδικασίας

∆ιαλέξεις,∆ιαλέξεις, ασκήσειςασκήσεις

44 ώρεςώρες // εβδομάδαεβδομάδαρ ςρ ς β μβ μ

ΤρόποςΤρόπος βαθμολόγησηςβαθμολόγησης

ΠρόοδοςΠρόοδος 11 (ΒΠ(ΒΠ11>>55)) ΠρόοδοςΠρόοδος 22 (ΒΠ(ΒΠ22>>55))

τελικόςτελικός βαθμόςβαθμός:: 5050%% ** ΒΠΒΠ11 ++ 5050%% ** ΒΠΒΠ22ςς β μ ςβ μ ς

ΕναλλακτικάΕναλλακτικά:: ΤελικήΤελική εξέτασηεξέταση 100100%%

Συγγράμματα,Συγγράμματα, σημειώσειςσημειώσεις διδασκόντων,διδασκόντων, βιβλιογραφίαβιβλιογραφία

Αιολική ΕνέργειαΑιολική Ενέργεια

Ηλιακή ΕνέργειαΗλιακή Ενέργεια

Υβριδικά Ενεργειακά ΣυστήματαΥβριδικά Ενεργειακά Συστήματα

Συστήματα ΕπικοινωνιώνΣυστήματα Επικοινωνιών