ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Transcript

1 ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Ενότητα 1: Εισαγωγή στην Ηλεκτροτεχνία Αριστείδης Νικ. Παυλίδης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Βιομηχανικού Σχεδιασμού ΤΕ

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί ενότητας Με την ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής θα πρέπει να έχει αφομοιώσει τις βασικές έννοιες της Ηλεκτροτεχνίας. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας Άτομο Ροή ηλεκτρονίων. Βασικές έννοιες. Βασικές μονάδες. Αγώγιμα και μονωτικά υλικά. Φορτία - Ωμικά φορτία. Αντιστάσεις σταθερής και μεταβλητής τιμής. 5

6 Εισαγωγή στην Ηλεκτροτεχνία 6

7 Άτομο Εικόνα 1: Άτομο (Herman, 1998) ΑΤΟΜΟ είναι η βασική δομική μονάδα του σύμπαντος. Τα κύρια μέρη του ατόμου είναι: Το ηλεκτρόνιο. (Αρνητικό). Το νετρόνιο. ( Καθόλου). Το πρωτόνιο. (Θετικό). Νετρόνια και πρωτόνια - Quarks. 7

8 Ροή ηλεκτρονίων Κάθε τροχιά ηλεκτρονίων - συγκεκριμένο μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων, ίσο με (2Ν 2 ). Ηλεκτρόνια - μεγάλη ταχύτητα - στοιβάδες γύρω από τον πυρήνα. Εικόνα 2: Ροή Ηλεκτρονίων (Herman, 1998) 8

9 Βασικές έννοιες Ηλεκτρικό ρεύμα: Ροή ηλεκτρονίων. Κλειστό κύκλωμα: κλειστή διαδρομή. Αγωγοί: υλικά που επιτρέπουν την ροή ηλεκτρονίων. Ένταση (Ι): κίνηση ηλεκτρονίων προς μια κατεύθυνση. Διαφορά δυναμικού ή τάση (U ή V) :δυο σημεία όπου στο ένα σημείο τα ηλεκτρόνια υπερτερούν από το άλλο. Ηλεκτρική αντίσταση: η δυσκολία που συναντάνε τα ηλεκτρόνια όταν περνάνε μέσα από ένα αγωγό. 9

10 Βασικές μονάδες Joule: ενέργεια ηλεκτρικού ρεύματος όταν ένταση ενός ampere στο τετράγωνο διαρρέει ηλεκτρική αντίσταση ενός Ωμ επί ένα δευτερόλεπτο. Coulomb: μονάδα μέτρησης της ποσότητας των ηλεκτρονίων (ηλεκτρικού φορτίου). 1C = 1A*1s. Ampere: ένα Coulomb ανά δευτερόλεπτο. Volte: το απαιτούμενο δυναμικό, για την παραγωγή έργου ενός Joule από φορτίο ενός Coulomb. Ohm: η αντίσταση, που επιτρέπει τη ροή ρεύματος 1 Ampere, όταν εφαρμόζεται τάση 1 Volt. 10

11 Αγώγιμα υλικά Είναι τα υλικά που παρουσιάζουν μεγάλη αγωγιμότητα ( ή αλλιώς μικρή ηλεκτρική αντίσταση). Αυτό σημαίνει ότι το ηλ. ρεύμα περνάει με ευκολία μέσα από την μάζα τους. 11

12 ΔΙΑΙΡΕΣΗ ΤΩΝ ΑΓΩΓΙΜΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Ως προς την χρήση τους στις ηλεκτρικές εφαρμογές, διαιρούνται σε τρεις κατηγορίες: Υλικά αγωγών: Είναι αυτά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των αγωγών και καλωδίων. Υλικά αντιστάσεων: Είναι αυτά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή αντιστάσεων (π.χ. αντιστάσεις ηλ. θερμάστρας, νήματα λυχνιών πυρακτώσεως κλπ. ) Υλικά συγκολλήσεων: Αυτά που χρησιμοποιούνται στις ενώσεις (συγκολλήσεις) των αγωγών και των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. 12

13 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΓΩΓΙΜΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Για να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα αγώγιμο υλικό στις ηλεκτρικές εφαρμογές, πρέπει να παρουσιάζει μερικά χαρακτηριστικά, κυριότερα των οποίων είναι: Σταθερή αγωγιμότητα: Να μην μεταβάλλεται η αγωγιμότητα με τις μεταβολές της θερμοκρασίας. Μηχανική αντοχή: Να αντέχει το υλικό στις διάφορες μηχανικές καταπονήσεις. Χημική αντοχή: Να μην είναι ευαίσθητο σε οξείδωση και διαβρώσεις. Δυνατότητα μηχανικής κατεργασίας: Να μπορεί το υλικό να υποστεί διάφορες μηχανικές κατεργασίες χωρίς να αλλάξουν οι ιδιότητές του (π.χ. στρέψη, κάμψη, έλαση κλπ. ) Δυνατότητα συγκόλλησης: Να μπορεί να συγκολληθεί με τα υλικά συγκόλλησης. 13

14 ΒΑΣΙΚΑ ΑΓΩΓΙΜΑ ΥΛΙΚΑ 1/7 1. Χαλκός. Κρυσταλλικός χαλκός. Είναι μέταλλο με χρώμα κοκκινόχρυσο, σχετικά μαλακό, ελατό, όλκιμο και ευθερμαγωγό. Βρίσκεται σαν ορυκτό ενωμένος με άλλα στοιχεία. Για να πάρουμε καθαρό χαλκό,ο οποίος χρειάζεται για τις ηλεκτρικές εφαρμογές, το ορυκτό υφίσταται διάφορες κατεργασίες και στο τέλος ηλεκτρόλυση. Έτσι λαμβάνεται ο λεγόμενος ηλεκτρολυτικός χαλκός, καθαρότητας 99,9%. Έχει σημαντική αντοχή στην οξείδωση. 14

15 ΒΑΣΙΚΑ ΑΓΩΓΙΜΑ ΥΛΙΚΑ 2/7 Έχει πολύ μικρή ηλ. αντίσταση (ρ=0,017 Ω mm2 ), αρκετή αντοχή στις υψηλές θερμοκρασίες και καλή μηχανική αντοχή. Μειονέκτημά του είναι το υψηλό του κόστος. Στις ηλεκτρικές εφαρμογές ο χαλκός χρησιμοποιείται ευρύτατα για την κατασκευή αγωγών και καλωδίων. Επίσης για πολλά ηλεκτρικά εξαρτήματα όπως συλλέκτες και δακτυλίδια ηλεκτρικών μηχανών, επαφές διακοπτών, ελάσματα πινάκων κλπ. 15

16 ΒΑΣΙΚΑ ΑΓΩΓΙΜΑ ΥΛΙΚΑ 3/7 2. Αλουμίνιο. Είναι μέταλλο μαλακό με χρώμα ανοικτό γκρίζο. Βρίσκεται στο ορυκτό «βωξίτης», από το οποίο λαμβάνεται μετά από μια σειρά κατεργασιών και ηλεκτρόλυση. Το αλουμίνιο είναι αρκετά φθηνότερο από τον χαλκό και είναι πιο ελαφρύ. Στον αέρα οξειδώνεται, αλλά σχηματίζει ένα λεπτό προστατευτικό στρώμα οξειδίου, το οποίο προστατεύει το υλικό από παραπέρα διάβρωση. Το προστατευτικό αυτό όμως στρώμα εμποδίζει την συγκόλληση. Έχει καλή ηλεκτρική συμπεριφορά (μικρή αντίσταση) με ρ=0,028 Ω mm2/m. 16

17 ΒΑΣΙΚΑ ΑΓΩΓΙΜΑ ΥΛΙΚΑ 4/7 Στις ηλεκτρικές εφαρμογές το αλουμίνιο χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή αγωγών και καλωδίων στα δίκτυα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικού ρεύματος. Επίσης χρησιμοποιείται για την κατασκευή πτερυγίων ψύξης μετασχηματιστών, ημιαγωγών κλπ. Για να κατασκευασθεί ένας αγωγός αλουμινίου με την ίδια αγωγιμότητα ενός αγωγού χαλκού, πρέπει να έχει διατομή μεγαλύτερη κατά 60%. Παρ όλα αυτά, ο αγωγός αλουμινίου θα έχει μικρότερο βάρος και μικρότερο κόστος. Αγωγοί αλουμινίου δεν χρησιμοποιούνται στις ΕΗΕ. 17

18 ΒΑΣΙΚΑ ΑΓΩΓΙΜΑ ΥΛΙΚΑ 5/7 3.Πλατίνα:Είναι μαλακό πολύτιμο μέταλλο και χρησιμοποιείται σαν υλικό επαφών. 4. Χρυσός: Είναι μαλακό πολύτιμο μέταλλο και χρησιμοποιείται σαν υλικό επαφών. 5.Ψευδάργυρος: Είναι μαλακό μέταλλο και χρησιμοποιείται στην κατασκευή πυκνωτών και σε κράματα μετάλλων. 6. Υδράργυρος: Είναι υγρό μέταλλο και χρησιμοποιείται στην κατασκευή λυχνιών και διακοπτών. 7. Βολφράμιο: Είναι πολύ σκληρό μέταλλο και χρησιμοποιείται στην κατασκευή των νημάτων στις λυχνίες πυρακτώσεως και αντιστάσεων θερμάνσεως. 18

19 ΒΑΣΙΚΑ ΑΓΩΓΙΜΑ ΥΛΙΚΑ 6/7 8. Άνθρακας. Ο καθαρός άνθρακας είναι ημιαγωγός. Αν όμως αναμιχθεί με σκόνη μετάλλου, τότε το μίγμα έχει αγωγιμότητα παρόμοια με την αγωγιμότητα του καθαρού μετάλλου. Αυτό το μίγμα ονομάζεται ηλεκτραγώγιμος άνθρακας. Χρησιμοποιείται: Στην κατασκευή ψηκτρών ηλεκτρικών μηχανών, ηλεκτροδίων συσσωρευτών, ηλεκτροδίων βολταϊκού τόξου, ηλεκτροδίων συγκόλλησης, μικροφώνων άνθρακος, αντιστάσεων άνθρακος, ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, κ. ά. 19

20 ΒΑΣΙΚΑ ΑΓΩΓΙΜΑ ΥΛΙΚΑ 7/7 9. Κράματα υψηλής ηλεκτρικής αντίστασης. Είναι διάφορα κράματα μετάλλων τα οποία παρουσιάζουν μεγάλη ηλ. αντίσταση και επιπλέον έχουν μεγάλη αντοχή σε ψηλές θερμοκρασίες και δεν οξειδώνονται από τον αέρα. Χρησιμοποιούνται ως θερμαντικά στοιχεία (αντιστάσεις) των ηλ. συσκευών που παράγουν θέρμανση (αντιστάσεις θερμοσιφώνων, ηλ. πλυντηρίων,ηλ. κουζίνας, ηλ. καλοριφέρ, ηλ. κλιβάνων κλπ.). 20

21 Μονωτικά υλικά 1/3 Είναι τα υλικά που έχουν πολύ μεγάλη ηλεκτρική αντίσταση, τόση που πρακτικά δεν επιτρέπουν το ηλ. ρεύμα να περάσει από την μάζα τους. 21

22 Μονωτικά υλικά 2/3 ΔΙΑΙΡΕΣΗ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ. Τα μονωτικά υλικά διαιρούνται στις εξής κατηγορίες: Συνθετικά μονωτικά υλικά: Κατασκευάζονται τεχνητά και είναι συνθέσεις οργανικές ή ανόργανες με πολύ καλή ηλεκτρική και μηχανική συμπεριφορά. Είναι τα περισσότερο χρησιμοποιούμενα μονωτικά υλικά στις ηλεκτρικές εφαρμογές. Βασικό υλικό για την κατασκευή τους είναι οι συνθετικές ρητίνες. Οργανικά ή φυσικά μονωτικά υλικά: Είναι υλικά που προέρχονται από την φύση και έχουν μονωτικές ιδιότητες (βαμβάκι, ξύλο,κερί, μετάξι κλπ.). Ορυκτά (ανόργανα) μονωτικά υλικά: Είναι ανόργανα μονωτικά υλικά που προέρχονται από ορυκτά. Μονωτικά αέρια: Είναι τα μονωτικά υλικά που βρίσκονται σε αέρια κατάσταση. 22

23 Μονωτικά υλικά 3/3 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ. Κατάλληλες χημικές ιδιότητες: Να αντέχει και να μην διαβρώνεται, όταν έρχεται σε επαφή με διάφορες ουσίες όπως οξυγόνο, νερό, οξέα, ασβέστη κλπ. Θερμικές ιδιότητες: Να αντέχει σε χαμηλές και υψηλές θερμοκρασίες και να μην επηρεάζεται η μονωτική του ικανότητα. Μηχανικές ιδιότητες: Να αντέχει σε μηχανικές καταπονήσεις (π.χ. κτυπήματα, κάμψεις, έλξεις κλπ.). Μεγάλη διηλεκτρική σταθερά: Η διηλεκτρική σταθερά είναι ένας αριθμός που δείχνει πόσο καλή μονωτική ικανότητα έχει ένα μονωτικό υλικό. Μεγάλη τάση διάσπασης: Τάση διάσπασης είναι η μέγιστη τάση πού το μονωτικό υλικό μπορεί να αντέξει, πριν διασπαστεί (καταστραφεί). 23

24 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 1/11 1. PVC (Πολυβινυλοχλωρίδιο). Το PVC είναι συνθετικό μονωτικό υλικό και ανήκει στα λεγόμενα θερμοπλαστικά υλικά. Έχει πολύ καλή μονωτική συμπεριφορά, δεν επηρεάζεται από την υγρασία και αντέχει στην επίδραση νερού, λαδιού, βενζίνης, οξέων και ηλιακού φωτός. Έχει χαμηλό κόστος. Το μειονέκτημά του είναι ότι σε χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω από 30 C ) γίνεται σκληρό και εύθραυστο και υπάρχει κίνδυνος να προκληθούν ρωγμές στην επιφάνειά του και να χάσει τις μονωτικές του ιδιότητες. Γι αυτό αποφεύγεται η χρήση του στην ύπαιθρο. Χρησιμοποιείται ως υλικό μόνωσης αγωγών. 24

25 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 2/11 2. Τεχνητό καουτσούκ (ελαστικό). Είναι συνθετικό μονωτικό υλικό. Έχει καλές μονωτικές ιδιότητες και δεν επηρεάζεται από τις χαμηλές θερμοκρασίες και από την υγρασία. Μειονεκτήματα του είναι ότι καταστρέφεται από διαλυτικά όπως η βενζίνη και έχει μικρότερη αντοχή σε μηχανικές καταπονήσεις από το PVC. Χρησιμοποιείται ως υλικό μόνωσης αγωγών. 25

26 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 3/11 3. Βακελίτης. Είναι σκληρό συνθετικό μονωτικό υλικό και ανήκει στην κατηγορία των θερμοσκληρυνόμενων υλικών. Έχει πολύ καλή μονωτική συμπεριφορά, δεν καίγεται και δεν μαλακώνει σε ψηλές θερμοκρασίες. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή διακοπτών, ντουί, πλακετών, εξαρτημάτων μηχανών κλπ. 26

27 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 4/11 4. Γυαλί. Ανήκει στα ανόργανα μονωτικά υλικά και έχει σαν βασικό συστατικό το διοξείδιο του πυριτίου. Είναι πολύ καλό μονωτικό, φθηνό,δεν προσβάλλεται από οξέα και υγρασία, και είναι στεγανό. Μειονεκτήματά του είναι ότι είναι εύθραυστο, καταστρέφεται σε πολύ ψηλές θερμοκρασίες και κατεργάζεται δύσκολα. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή μονωτήρων στις γραμμές μεταφοράς και διανομής, στεγανών ακροδεκτών, λαμπτήρων κλπ. 27

28 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 5/11 5. Χαλαζίας. Είναι ορυκτό μονωτικό υλικό και είναι καθαρό οξείδιο του πυριτίου. Έχει πολύ καλύτερες μονωτικές ιδιότητες από το γυαλί και αντέχει πολύ περισσότερο σε ψηλές θερμοκρασίες. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή λαμπτήρων αλογόνων (ιωδίου). 28

29 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 6/11 6. Πορσελάνη. Είναι ανόργανο μονωτικό υλικό και παράγεται με ψήσιμο σε πολύ μεγάλη θερμοκρασία καλής ποιότητας αργίλου (πηλού). Η πορσελάνη για να είναι κατάλληλη για ηλεκτρικές εφαρμογές πρέπει να είναι συμπαγής, να αντέχει σε ψηλές θερμοκρασίες, να έχει καλή μηχανική αντοχή και η επιφάνειά της να έχει υποστεί υάλωση. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή μονωτήρων, βάσεων ασφαλειών, πυκνωτών. 29

30 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 7/11 7. Μίκα ή μαρμαρυγίας. Είναι ορυκτό μονωτικό υλικό. Εξορύσσεται σε διάφορες ποιότητες και συναντάται σε καθαρή μορφή που είναι διαφανής ή με προσμίξεις σε αποχρώσεις του καφέ χρώματος. Μετά την εξόρυξη, καθαρίζεται και κόβεται στο πάχος και το μέγεθος που χρειάζεται για την κάθε εφαρμογή. Έχει καλές μονωτικές ιδιότητες, είναι άφλεκτος, αντέχει σε κρούσεις, πιέσεις και ψηλές θερμοκρασίες. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή: μονώσεων θερμαντικών αντιστάσεων, πυκνωτών, συλλεκτών ηλεκτρικών μηχανών, στηριγμάτων ηλ. αντιστάσεων και τρανζίστορ, επενδύσεως πηνίων κλπ. 30

31 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 8/11 8. Μάρμαρο. Είναι ορυκτό μονωτικό υλικό. Παλαιότερα είχε πολλές χρήσεις στις ηλεκτρικές εφαρμογές και κυρίως στην κατασκευή ηλ. πινάκων. Σήμερα χρησιμοποιείται με μορφή σκόνης για το γέμισμα του θαλάμου των ασφαλειών τήξης. 31

32 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 9/11 9. Ορυκτέλαια. Είναι ορυκτά υγρά μονωτικά υλικά. Προέρχονται από την απόσταξη του αργού πετρελαίου. Έχουν πολύ καλές μονωτικές ιδιότητες και επιπλέον ψύχουν τα ηλ. υλικά πού μονώνουν και τα προστατεύουν από την υγρασία. Χρειάζεται όμως ιδιαίτερη προσοχή να μην πάρει υγρασία το ίδιο το ορυκτέλαιο και γι αυτό, πρέπει να υπάρχει κάποιο σύστημα αφύγρανσης του αέρα πού εισέρχεται στο δοχείο του ορυκτελαίου. Χρησιμοποιούνται στο γέμισμα θαλάμων διακοπτών, μετασχηματιστών, πυκνωτών, καλωδίων κλπ. 32

33 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 10/ Πίσσα. Είναι ορυκτό μονωτικό υλικό και παράγεται από την απόσταξη του αργού πετρελαίου ή του λιθάνθρακα. Χρησιμοποιείται στο γέμισμα διαφόρων συσκευών και εξαρτημάτων για την προστασία τους από την υγρασία όπως π.χ. στις συνδέσεις καλωδίων μέσα σε σύνδεσμο, στα υπόγεια και υποθαλάσσια καλώδια κλπ. 33

34 ΒΑΣΙΚΑ ΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 11/ Μονωτικά βερνίκια. Είναι συνθετικά μονωτικά υλικά σε υγρή μορφή, που σκληραίνουν μετά την επάλειψή τους. Έχουν καλές μονωτικές ιδιότητες εφ όσον επαλειφθούν με επιμέλεια, καλή αντοχή στην θερμοκρασία και στην υγρασία. Χρησιμοποιούνται εκεί όπου δεν υπάρχει αρκετός χώρος για την τοποθέτηση άλλου μονωτικού, όπως σε τυλίγματα ηλ. μηχανών, μετασχηματιστών, πηνίων κλπ. 34

35 Ημιαγωγοί 1/2 Οι ημιαγωγοί είναι υλικά που έχουν τιμή ηλεκτρικής αντίστασης ανάμεσα στους αγωγούς και στα μονωτικά υλικά. Υπό ορισμένες συνθήκες μπορούν να συμπεριφέρονται σαν αγωγοί και υπό άλλες σαν μονωτές. Για την ιδιότητά τους αυτή έχουν μεγάλη χρησιμότητα στην κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων όπως τρανζίστορ, διόδων, μικροτσίπ κλπ. Χρησιμοποιούνται μικρές ποσότητες υλικού, αλλά αυστηρά ελεγμένες από άποψη ποιότητας,σύνθεσης και δομής. Η τεχνολογία της παραγωγής τους είναι πολύ εξειδικευμένη και συνεχώς αναπτυσσόμενη. 35

36 Ημιαγωγοί 2/2 Ημιαγωγοί είναι: Ο άνθρακας, το πυρίτιο, το γερμάνιο, το αρσενικό, ενώσεις του καδμίουψευδαργύρου-μολύβδου κλπ. Για την κατασκευή των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων χρησιμοποιείται συνδυασμός των ημιαγωγών και άλλες προσμίξεις. 36

37 Φορτία - Οι καταναλώσεις που συνδέουμε στις ηλεκτρικές πηγές αποκαλούνται συχνά και φορτία. - Οι τρεις βασικοί τύποι φορτίων είναι οι αντιστάσεις, τα πηνία και οι πυκνωτές. Εικόνα 3: Φορτία (Διδάσκων, 2014) 37

38 Ωμικά φορτία (1/2) Στα κυκλώματα DC: ωμικό ( R ). Στα AC κυκλώματα: ωμικά (R), επαγωγικά (L) και χωρητικά (C). Διαφορετική συμπεριφορά στην φασική σχέση μεταξύ τάσης και έντασης. Τα ωμικά φορτία περιλαμβάνουν καθαρή ωμική αντίσταση π.χ. συσκευές ηλεκτρικής θέρμανσης, λυχνίες πυράκτωσης κτλ. 38

39 Ωμικά φορτία (2/2) Τα ωμικά φορτία χαρακτηρίζονται από το ότι: παράγουν θερμότητα, και το ρεύμα και η τάση είναι συμφασικά μεταξύ τους. 39

40 Αντιστάσεις Οι ωμικές αντιστάσεις (R). Μονάδα μέτρησης το Ohm (Ω). Οι ωμικές αντιστάσεις κατασκευάζονται σε διάφορα μεγέθη, τύπους και χαρακτηριστικά, για κάθε κυκλωματική εφαρμογή. Οι ωμικές αντιστάσεις συνήθως χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρικά κυκλώματα για δύο λόγους. Περιορισμός της ροής του ρεύματος μέσα σε ένα κύκλωμα. Κατασκευή κατανεμητών τάσης. 40

41 Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής 1/6 Οι ωμικές αντιστάσεις σταθερής τιμής υπάρχουν σε διάφορους τύπους. Αντιστάσεις άνθρακα. (Κατασκευάζονται από μίγμα γραφίτη με κάποια ρητίνη ως συνδετικό υλικό). Πλεονεκτήματα : Χαμηλό κόστος και μεγάλη διαθεσιμότητα. Μειονέκτημα: Η τιμή τους μεταβάλλεται με τη γήρανση και την υπερθέρμανση. Εικόνα 4: Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής (Herman, 1998) 41

42 Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής 2/6 Αντιστάσεις επίστρωσης άνθρακα. Κατασκευάζονται με επίστρωση της κεραμικής ράβδου με άνθρακα, αντί κάποιου μετάλλου. Έχουν χαμηλότερο κόστος κατασκευής από τις αντιστάσεις μεταλλικής επίστρωσης και παρουσιάζουν αυστηρότερες ανοχές από τις απλές αντιστάσεις άνθρακα. Εικόνα 5: Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής 2 (Herman, 1998) 42

43 Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής 3/6 Αντιστάσεις μετάλλου - γυαλιού. Κατασκευάζονται από μίγμα μετάλλου και γυαλιού, το οποίο στη συνέχεια εφαρμόζεται πάνω σε μία κεραμική βάση. Οι συνήθεις ανοχές κυμαίνονται από 1% έως 2%. Αντιστάσεις σύρματος: Περιέλιξη σύρματος, γύρω από κάποιο κεραμικό πυρήνα. Η τιμή της αντίστασης προσδιορίζεται από τρεις παράγοντες: τον τύπο του υλικού του σύρματος, τη διάμετρο του σύρματος και το μήκος του σύρματος. Εικόνα 6: Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής 3 (Herman, 1998) 43

44 Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής 4/6 Οι αντιστάσεις σύρματος. Διάφορα μεγέθη σχήματα και περιβλήματα. Χρησιμοποιούνται όταν υπάρχουν απαιτήσεις υψηλής ισχύος. Αντέχουν στις υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας. Μειονεκτήματα των αντιστάσεων σύρματος είναι ότι έχουν υψηλότερο κατασκευαστικό κόστος και απαιτούν μεγαλύτερο χώρο εγκατάστασης. Οι ονομαστικές τιμές των ωμικών αντιστάσεων, προσδιορίζονται από κάποιο χρωματικό κώδικα. 44

45 Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής 5/6 Πολλές αντιστάσεις διαθέτουν έγχρωμες λωρίδες, για τον προσδιορισμό της ονομαστικής τιμής αντίστασης, της ανοχής και σε ορισμένες περιπτώσεις της αξιοπιστίας. Οι έγχρωμες λωρίδες αναπαριστούν αριθμούς. Το κάθε χρώμα έχει διαφορετική αριθμητική τιμή. Εικόνα 7: Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής 5 (Herman, 1998) 45

46 Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής 6/6 Εικόνα 8: Ωμικές Αντιστάσεις Σταθερής Τιμής 6 (Herman, 1998) 46

47 Ωμικές Αντιστάσεις Μεταβλητής Τιμής Μεταβάλλουμε την τιμή της σε ένα συγκεκριμένο εύρος. Διάφορες μορφές και ονομαστικές τιμές ισχύος. Το ωμικό σύρμα είναι τυλιγμένο σε μια κυκλική διάταξη πάνω στην οποία ολισθαίνει ένας δρομέας. Η τιμή της αντίστασης ρυθμίζεται από την θέση του δρομέα. Εικόνα 9: Ωμικές Αντιστάσεις Μεταβλητής Τιμής (Διδάσκων, 2014) 47

48 Τέλος Ενότητας

49 Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Αριστείδης Νικ. Παυλίδης. «ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ- ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη

50 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 50

51 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 51

52 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες. Herman, S.L. (1998) Ηλεκτρολογία,Επιμέλεια Ανδρέας Γούτης, Εκδόσεις "ΙΩΝ" Περιστέρι. 52