Informacije o predmetu

Transcript

1 Informacije o predmetu Literatura: Marinović Opća elektrotehnika i elektronika, Marinović Opća elektrotehnika i elektronika, Marinović udarska elektrotehnika (str , Protueksplozijska zaštita) Zorić, Kuhinek Zbirka zadataka iz osnova elektrotehnike Zorić, Kuhinek pute i podloge za laboratorijske vježbe iz elektrotehnike i elektronike

2 Ostale informacije na web stranicama: Predavanja 50 % Auditorne vježbe 50 % Laboratorijske vježbe 00 % Kolokviranje laboratorijskih vježbi potpis (i mogućnost prijave ispita na studomatu OSTALI OKOVI Zadaci Teorija smeni dio ispita - kvalifikacijska pitanja OEE i OEE od 8 PEX od Za veću ocjenu od predložene nepotpuni odgovori na Pismenom - teorija

3 Svrha predmeta: upoznavanje sa osnovnim zakonitostima iz elektrotehnike Cilj: upoznavanje sa terminologijom i njenim značenjem, primjena zakonitosti na konkretne probleme u praksi i životu.

4 Simboli i njihovo značenje

5 Definicija električne struje: čvrstim tvarima usmjereno gibanje slobodnih elektrona od mjesta viška elektrona prema mjestu manjka elektrona tekućinama i plinovima usmjereno gibanje iona Tehnički smjer struje - smjer struje kakav se pretpostavlja pri rješavanju strujnih krugova. STJA TEČE OD POZITIVNOG PEMA NEGATIVNOM POL IZVOA. Stvarni smjer struje smjer kretanja elektrona kroz vodiče SPOTAN OD TEHNIČKOG SMJEA STJE PEMA NEGATIVNOM POL IZVOA. Fizikalne pojave koje nastaju kod tijeka električne struje: -Toplinski efekti (zagrijavanje) -Magnetski efekti (magnetsko polje) -Elektrokemijski efekti (struja voda kisik vodik)

6 STKTA ATOMA elektroni e-, C (As) m e 9, kg potrebne za oslobađanje elektona valentna ljuska m p 87m e slobodni elektroni vodljivost atom s neuravnoteženim nabojem - ion protoni neutroni e, C (As) m p, kg

7 Gibanje elektrona i šupljina u materiji slobodni elektron vanjska energija šupljina prema potrebnoj energiji za oslobađanje elektona: - vodiči (mala) obiluju slobodnim elektronima - poluvodiči (ovisi o temperaturi kod čistih poluvodiča) - izolatori (velika - proboj) jako malo slobodnih elektrona

8 razlika električnih potencijala električni napon kretanje slobodnih elektrona (struja) električni generatori stvaraju razliku električnog potencijala Generiranje potencijala - termoelektrični jednaki materijali na različitim temperaturama različiti materijali na istoj temperaturi - elektrodinamski (gibanje vodiča u magnetnom polju) - kemijski (elektrolitička disocijacija) - mehanički (trenjem izolacijske površine) - elektromagnetnim zračenjem (fotoćelije) Primjer: Al/Cu spojnica

9 Tipični naponi nekih izvora Primjer Napon V Primjer Napon V Signal u elektroencefalografiji (EEG) do Električna jegulja (nabijena) 650 Signal u elektrokardiografiji (EKG) do 0,005 Željeznička mreža 000 Baterije članak,5 Kineskop 6000 Olovni akumulator, Dalekovodi Efektivni napon električne mreže Tramvajska mreža Najviši dalekovodni naponi,5 0 6 Između zemlje i olujnih oblaka do 0 8

10 kretanje nabijenih čestica, slobodnih elektrona, (struja) ovisi o karakteru i obliku napona istosmjerni tok izmjenični tok

11 ELEKTIČNE STJE ELEKTIČNA STJA KOZ VODIČE - metale Električni otpor ρ- specifični električni otpor (za materijal duljine m i presjeka mm ) suprotstavljanje protoku struje kgm jedinica Ω stara definicija (Hg duljine,0646m i presjeka mm pri 0 C) s A l električni otpor općenito - ρ ( Ω) l - duljina vodiča u m S - presjek vodiča u mm S Ωmm Ωmm Ωmm ρ (jedinica) Ωmm 0 Ωm 0 m 0 mm 0 l κ S - -6 κ- specifična električna vodljivost (za materijal duljine m i presjeka mm ) koliko dobro vodi struju - κ (Ω m ) električna vodljivost općenito - G ρ

12 temperaturni koeficijent otpora specifični otpor pri temperaturi ϑ ρ ϑ [ α( 0) ] ρ ϑ o specifični otpor pri temperaturi 0 C ( ) 0 α ϑ 0 ϑ ϑ - otpor pri temperaturi ϑ - vrijednost otpora pri početnoj temperaturi ϑ - razlika temperature α - temperaturni koeficijent otpora ovisnost otpora vodiča o temperaturi supravodljivost

13 Specifični otpor i temperaturni koeficijent otpora nekih materijala Materijal Specifični otpor ρ pri 0 C Temperaturni koeficijent otpora α (/ C) Ωmm m Bakar 0, ,004 Aluminij 0,0 0 0,007 Srebro 0,059 0,008 Zlato 0,044 0,004 Bronza 0,0 0,08 0,00 Željezo 0, 0,8 0,0048 Mjed (žuta) 0,07 0,08 0,005 Nikelin 0,4 - Kromnikal (Cekas), - Konstantan 0,5 - Manganin 0,4 - Platina 0,094 0,004 gljen negativni

14 Ohmov zakon ( A) prema uz kgm V s A kgm Ω s A slijedi izvedena jedinca za volt I ( Ω) I ( V) uz,5 V i 00 Ω struja je 5, V 0,05 A5 ma 00 Ω

15 Kirchhoffovi zakoni n i i I. (struje u čvorovima) II. (naponi u zatvorenim petljama) 0 v v u E 0 n i i

16 Serijsko spajanje otpornika Ω ρ l l S Paralelno spajanje otpornika l l l Spajanje otpornika dva vodiča jednakih dimenzija spojeni jedan na drugi: ->povećanje duljine ( ) m uk l ρ S ( Ω) ( ) ( ) ρ ( Ω) uk Ω l S uk n i dva vodiča jednakih dimenzija spojeni jedan pored drugog: ->povećanje površine presjeka S S S ( ) m uk l ρ S ( Ω) uk ρ l ( ) ( Ω ) S S l ρ S ( ) uk Ω n... n i

17 Strujni krug E > > E u v idealni izvor nema unutrašnjeg otpora realni izvor ima unutrašnji otpor -> kada je I0 A, E, u svim ostalim slučajevima napon na stezaljkama je manji od elektromotorne sile E.

18 strujni krug s izvorom i trošilom električne energije u normalnim uvjetima rada kratki spoj u strujnom krugu izvora s trošilom električne energije >> k k u E v E k Napon varira od E do 0 V pri kratkom spoju. Osigurači, svrha, shema, izvedba

19 Spajanje otpornika Serijsko spajanje otpornika 0 n i i ( )... n i n n... n i prema II. KZ slijedi n 0 n... n i n... n n i... n G... G G G G n i G G n i n i G Paralelno spajanje otpornika prema I. KZ slijedi odnosno ili preko vodljivosti sva trošila kroz n...

20 Mješovito spajanje otpornika ( ) 4 4 ' ' e Svrha dobivanje otpora određene vrijednosti (npr. 7,6 Ω0 Ω 6,8 Ω 0,8 Ω7,6 Ω) dobivanje veće snage koju otpornik može disipirati (trošiti) ada ne dođe do oštećenja Postupak rješavanja pronalaženje serija/paralela koje se mogu pojednostaviti i računanje nadomjesnih otpora

21 Proširenje mjernog područja voltmetra ( ' ) v ' v vrijednost za proširenje mjernog područja ' v v za mjernu pogrešku do 5 % ( v ) ' ' v 0, 95 mjerna pogreška ( ' ) ' v v ( uz ' )

22 Proširenje mjernog područja ampermetra A " A A " " A A " vrijednost za proširenje mjernog područja '' A A A m A A " " p m m 00 ( %) mjerna pogreška

23 Mjerenje otpora -I metodom ( Ω) I I V A V I A V V V mjerenje malih otpora V >>> tada je <<< V odnosno I I V A V A A A mjerenje velikih otpora A <<< tada je A <<<

24 Wheatstoneov most ( ) ( ) ravnoteža mosta Primjeri korištenja: Nul metode za mjerenje nepoznatog otpora, induktiviteta, kapaciteta, impedancije Mjerenje deformacija elektrootpornim trakama (jedna ili više, spojena u Wheatstoneov most) Mjerenje temperature osjetilu se mijenja otpor s temperaturom 4 4 4

25 Strujna gustoća J S A mm nejednolika raspodjela strujne gustoće žici valjkastog oblika strujna gustoća je jednolika paziti na ograničenje za vodič

26 J; x l J S l Z ρ ρ ( ) A/m x J X π ( ) Ω r Z π ρ ( ) V x x J x x X X X k π ρ ρ J X - strujna gustoća - struja uzemljivača X - udaljenost od uzemljivača pad napona izražen strujnom gustoćom ( ) V x r x dx J x r x r X X π ρ π ρ ρ napon koraka za uzemljivač oblika kugle polumjera r otpor točkasto uzemljenje

27 ad W t (Ws) (J) - napon u V - struja u A t - vrijeme u s Snaga W t P t t (VA) (W) (J/s) (Nm/s) uz korištenje Ohmovog zakona dobiva se P I W I t Proizvedena toplina razmjerna je kvadratu struje, električnom otporu i vremenu prolaza struje kroz otpornik. Joulov zakon za vodiče vrijedi P J S ρ l uz k S ρ l P k J Snaga (gubici) su proporcionalni kvadratu strujne gustoće (zagrijavanje u normalnom radu i tijekom greške)