literatura: marinović – opća elektrotehnika i elektronika 1,
DESCRIPTION
Informacije o predmetu. Literatura: Marinović – Opća elektrotehnika i elektronika 1, Marinović – Opća elektrotehnika i elektronika 2, Marinović – Rudarska elektrotehnika (str. 345-458, Protueksplozijska zaštita) Zorić, Kuhinek – Zbirka zadataka iz osnova elektrotehnike - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Literatura: Marinović – Opća elektrotehnika i elektronika 1,Marinović – Opća elektrotehnika i elektronika 2,Marinović – Rudarska elektrotehnika (str. 345-458, Protueksplozijska
zaštita)Zorić, Kuhinek – Zbirka zadataka iz osnova elektrotehnikeZorić, Kuhinek – Upute i podloge za laboratorijske vježbe iz elektrotehnike i
elektronike
Informacije o predmetu
Ostale informacije na web stranicama:
http://rgn.hr/~dkuhinek/nids_daliborkuhinek/1%20OEE-RN/elteh_OE.htm
Predavanja 50 %
Auditorne vježbe 50 %
Laboratorijske vježbe 100 %
Teorija
Usmeni dio ispita - kvalifikacijska pitanja
OEE1 i OEE2 2 od 8PEX 2 od 2
Za veću ocjenu od predložene nepotpuni odgovori na Pismenom - teorija
Kolokviranje laboratorijskih vježbi potpis (i mogućnost prijave ispita na studomatu
Zadaci
OSTALI ROKOVI
Svrha predmeta: upoznavanje sa osnovnim zakonitostima iz elektrotehnike
Cilj: upoznavanje sa terminologijom i njenim značenjem, primjenazakonitosti na konkretne probleme u praksi i životu.
Simboli i njihovo značenje
Definicija električne struje:U čvrstim tvarima – usmjereno gibanje slobodnih elektrona od mjesta viška elektrona
prema mjestu manjka elektrona
U tekućinama i plinovima – usmjereno gibanje iona
Tehnički smjer struje - smjer struje kakav se pretpostavlja pri rješavanju strujnih krugova.STRUJA TEČE OD POZITIVNOG PREMA NEGATIVNOM POLU IZVORA.
Stvarni smjer struje – smjer kretanja elektrona kroz vodičeSUPROTAN OD TEHNIČKOG SMJERA STRUJE PREMA NEGATIVNOM POLU IZVORA.
Fizikalne pojave koje nastaju kod tijeka električne struje:-Toplinski efekti (zagrijavanje)-Magnetski efekti (magnetsko polje)-Elektrokemijski efekti (struja – voda – kisik + vodik)
protoni + neutroni
elektroni
STRUKTURA ATOMA
e=-1,602·10-19 C (As)
e=+1,602·10-19 C (As)
me=9,107·10-31 kg
mp=1,6729·10-27 kg
mp=1837meslobodni elektroni
potrebne zaoslobađanjeelektona
atom s neuravnoteženim nabojem - ion
valentna ljuska
vodljivost
Gibanje elektrona i šupljina u materiji
prema potrebnoj energiji zaoslobađanje elektona:
- izolatori (velika - proboj) – jakomalo slobodnih elektrona
- poluvodiči – (ovisi o temperaturikod čistih poluvodiča)
- vodiči (mala) – obiluju slobodnimelektronima
“vanjska” energija
šupljina
slobodni elektron
razlika električnih potencijala električni napon kretanje slobodnih elektrona (struja)
električni generatori stvaraju razliku električnog potencijala
Generiranje potencijala
jednaki materijali narazličitim temperaturama
različiti materijali naistoj temperaturi
- termoelektrični
- elektromagnetnim zračenjem (fotoćelije)- mehanički (trenjem izolacijske površine)- kemijski (elektrolitička disocijacija)- elektrodinamski (gibanje vodiča u magnetnom polju)
Primjer: Al/Cu spojnica
Tipični naponi nekih izvora
Primjer Napon
V Primjer
Napon V
Signal u elektroencefalografiji (EEG)
do 5 10-5 Električna jegulja (nabijena) 650
Signal u elektrokardiografiji (EKG)
do 0,005 Željeznička mreža 3000
Baterije 1 članak 1,5 Kineskop 16000 Olovni akumulator 2,12 Dalekovodi 4∙105
Efektivni napon električne mreže
230 Najviši dalekovodni naponi 1,5∙106
Tramvajska mreža 600 Između zemlje i olujnih oblaka
do 108
kretanje nabijenih čestica, slobodnih elektrona, (struja) ovisi o karakteru i obliku napona
istosmjerni tok izmjenični tok
ELEKTRIČNE STRUJE
ELEKTRIČNA STRUJA KROZ VODIČE - metale
Električni otpor
- specifični električni otpor (za materijal duljine 1 m i presjeka 1 mm2) “suprotstavljanje protoku struje”
23
2
As
kgm11Ω jedinica stara definicija (Hg duljine 1,06246m i presjeka 1 mm2 pri 0°C)
električni otpor općenito - l - duljina vodiča u m S - presjek vodiča u mm2
2 2
-3 -6
3 3
Ωmm Ωmm Ωmm (jedinica) 1 1 1 1 Ωmm 10 1 Ωm 10
m 10 mm 10
RG
1
1 lR
S
Ω S
lR
- specifična električna vodljivost (za materijal duljine 1 m i presjeka 1 mm2) “koliko dobro vodi struju”
električna vodljivost općenito - )m(Ω 1 11-
specifični otpor pri temperaturi
specifični otpor pri temperaturi 20°C
temperaturni koeficijent otpora
201 20R R
R - otpor pri temperaturi
R - vrijednost otpora pri početnoj temperaturi
- razlika temperature
- temperaturni koeficijent otpora
201 o
ovisnost otporavodiča otemperaturi
supravodljivost
Specifični otpor i temperaturni koeficijent otpora nekih materijala
Materijal
Specifični otpor ρ pri 20 °C
2Ωmm
m
Temperaturni koeficijent otpora α (1/°C)
Bakar 1
0,017557
0,004
Aluminij 1
0,03330
0,0037
Srebro 0,0159 0,0038 Zlato 0,0244 0,0034 Bronza 0,02…0,028 0,001 Željezo 0,13…0,18 0,0048 Mjed (žuta) 0,07…0,08 0,0015 Nikelin 0,4 - Kromnikal (Cekas) 1…1,1 - Konstantan 0,5 - Manganin 0,42 - Platina 0,094 0,0024 Ugljen 50…100 negativni
Ohmov zakon
As
kgm11V
3
2
23
2
As
kgm11Ω uz slijedi
izvedena jedinca za volt
prema
AU
R
ΩU
RI
VU I R
uz 1,5 V i 100 Ω struja je
1 5 V=0,015 A=15 mA
100 Ω
,
Kirchhoffovi zakoni
054321
01
n
ii
I. (struje u čvorovima)
II. (naponi u zatvorenim petljama)
0 vvu RRRRE
01
n
iiU
Spajanje otpornika
Serijsko spajanje otpornika
n
iRR1
n
in RR....
RRRR 1321
111111
Paralelno spajanje otpornika
Ωl
RS
uk 1 2 ml l l
uk 1 2 ΩR l lS
uk 1 2
2=2 =2 Ωl
R R RS
dva vodiča jednakih dimenzija spojeni jedan na drugi:->povećanje duljine
dva vodiča jednakih dimenzija spojeni jedan pored drugog:->povećanje površine presjeka
Ωl
RS
uk 1 2 mS S S
uk1 2
Ωl
RS S
1 2
uk = = Ω2 2 2
R RlR
S
Strujni krug
RU
RUU
RUE
v
u
2
21
1
2
21 UUE
idealni izvor – nema unutrašnjeg otporarealni izvor – ima unutrašnji otpor -> kada je I=0 A, U=E, u svim ostalim slučajevimanapon U na stezaljkama je manji od elektromotorne sile E.
strujni krug s izvorom itrošilom električne energijeu normalnim uvjetima rada
kratki spoj u strujnom krugu izvora s trošilom električne energije
k
kvuk R
E
RR
E
R
U2
Napon varira od E do 0 V pri kratkom spoju.
Osigurači, svrha, shema, izvedba
Spajanje otpornika
Serijsko spajanje otpornika 01
n
iiU
RRR...RRUn
in 1
21
nR...RRRR 321 n
iRR1
prema II. KZ slijedi
n
11 0 RnRRR ..... 321
n
Ri1
nR....
RRRU
R
U 1111
321
n
in RR....
RRRR 1321
111111
RnRRR G....GGGG 321 n
iGG1
n
i
n
iR
GR
11
111
21
21
21
111
RR
RR
RR
R
213132
321
321
213132
321
1111
1
RRRRRR
RRR
RRR
RRRRRRRRR
R
Paralelno spajanje otpornikaprema I. KZ slijedi
odnosno
ili preko vodljivosti
trošila sva kroz 21 nR...RRU
Mješovito spajanje otpornika
4321
4321
1
1
'
'
RRRR
RRRR
RR
RRRe
Svrha – dobivanje otpora određene vrijednosti(npr. 127,63 Ω=120 Ω + 6,8 Ω + 0,82 Ω=127,62 Ω)
– dobivanje veće snage koju otpornik može disipirati (trošiti) ada ne dođe do oštećenja
Postupak rješavanja – pronalaženje serija/paralela koje se mogu pojednostaviti iračunanje nadomjesnih otpora
Mjerenje otpora U-I metodom
RRV mjerenje malih otpora
mjerenje velikih otpora RRA
RV tada jeR odnosno
RR RAR tada je
Ω U
R
V V
VA VA
V
U UR
UI I IR
V A VA
A A
U U UR R
I I
Wheatstoneov most
4231
42
44332211 RRRRU
055 R
21 43
3311 RR
44
33
22
11
R
R
R
R
4422 RR
3241 RRRR 4
321 R
RRR
ravnoteža mosta
534 )( 534
512 )( 512
31
Primjeri korištenja:Nul metode – za mjerenje nepoznatog otpora, induktiviteta, kapaciteta, impedancijeMjerenje deformacija elektrootpornim trakama (jedna ili više, spojena u Wheatstoneov most)Mjerenje temperature – osjetilu se mijenja otpor s temperaturom
Strujna gustoća
2mm
A
SJ
nejednolikaraspodjela
strujne gustoće
U žici valjkastog oblika strujna gustoća je jednolika – paziti na ograničenje za vodič
J;U
x
lJS
lRU Z
22
A/m 2 x
JX
Ω 2 r
URZ
V 11
2 2112
2
1
xxJUUU
x
xXXXk
JX - strujna gustoća
- struja uzemljivača
X - udaljenost od uzemljivača
pad napona izražen strujnom gustoćom
V 11
22 2
xrx
dxJU
x
r
x
rXX
napon koraka
za uzemljivač oblika kugle polumjera r
otpor
točkasto uzemljenje
Rad
(Ws) (J)W U t
U - napon u V - struja u A t - vrijeme u s
Snaga
(VA) (W) (J/s) (Nm/s) W U t
P Ut t
Proizvedena toplina razmjerna je kvadratu struje, električnom otporui vremenu prolaza struje kroz otpornik.
uz korištenje Ohmovog zakona dobiva se
22 U
P I RR
2W I R t
za vodiče vrijedi lSJP 2
2JkP
uz lSk
Snaga (gubici) su proporcionalni kvadratu strujne gustoće(zagrijavanje u normalnom radu i tijekom greške)
Joulov zakon