Mszaki ismeretek Elektrotechnika alapok Elektrotechnika alapok Elektrotechnika alapok

  • Slides: 52
Download presentation
Műszaki ismeretek Elektrotechnika – alapok

Műszaki ismeretek Elektrotechnika – alapok

Elektrotechnika alapok

Elektrotechnika alapok

Elektrotechnika – alapok Összeállította: – Horváth János 12/5/2020 3

Elektrotechnika – alapok Összeállította: – Horváth János 12/5/2020 3

Elektrotechnika – alapok Óravázlat: – Anyagszerkezet töltések – Elektromos áram és feszültség – Vezetők

Elektrotechnika – alapok Óravázlat: – Anyagszerkezet töltések – Elektromos áram és feszültség – Vezetők és szigetelők – Ellenállás, munka, teljesítmény – Egyszerű áramkörök – Soros és párhuzamos kapcsolás előtétek és söntök – Mágnesesség, elektromágnesesség – Elektromágneses indukció relék és motorok – Áramforrások, akkumulátorok – Félvezetők – Áramkörök 12/5/2020 4

Elektrotechnika – alapok 12/5/2020 5

Elektrotechnika – alapok 12/5/2020 5

12/5/2020 6

12/5/2020 6

Az anyag szerkezete Anyag molekula Konyhasó (Na. Cl) nátrium (szilárd fém) + klór (maró,

Az anyag szerkezete Anyag molekula Konyhasó (Na. Cl) nátrium (szilárd fém) + klór (maró, mérgező gáz) Atom: atommag + elektronhéj(ak) Proton: pozitív töltésű, egységnyi tömegű Neutron: töltés nélküli (semleges), egységnyi tömegű Elektron: negatív töltésű, a proton tömegének 1/1840 -ed része 12/5/2020 7

Töltéshordozók Anyagszerkezet Molekulák mozgása Gázok: kitöltik a teret Folyadékok: egyensúly Szilárd anyagok: Ø rendezetlen

Töltéshordozók Anyagszerkezet Molekulák mozgása Gázok: kitöltik a teret Folyadékok: egyensúly Szilárd anyagok: Ø rendezetlen (amorf) Ø rendezett (kristályos) Külső elektronhéj hiánytalanul feltöltve szigetelő „Létszámfeletti” elektronok fémek, elektromosan vezetők 12/5/2020 8

Elektromos áram = töltések rendezett mozgása Kétféle töltés (töltéshordozó) pozitív (proton, atommagban – helyhez

Elektromos áram = töltések rendezett mozgása Kétféle töltés (töltéshordozó) pozitív (proton, atommagban – helyhez kötött) negatív (elektron, atomok között – mozgékony) A villamos áram az esetek döntő többségében az elektronok rendezett mozgása. Töltés: coulomb (C) 1 C = 6, 23 x 10 töltése 12/5/2020 18 db elektron Áramerősség: amper (A), jele I 1 A = 1 s alatt 1 C töltésmennyiség áramlása 9

Feszültség, ellenállás Elektromos feszültség = a töltéseket mozgató (külső) erő Feszültség: volt (V), jele

Feszültség, ellenállás Elektromos feszültség = a töltéseket mozgató (külső) erő Feszültség: volt (V), jele U Elektromos ellenállás = az anyag mennyire gátolja az elektromos áram folyását Abszolút nulla fok (0 K, vagy -273, 15 o. C) – a molekulák mozgása leáll – szupravezetés Hőmérséklet növelése – Brown-féle mozgás – nagyobb ellenállás Ellenállás: ohm (Ω), jele R 12/5/2020 10

Összefüggések Ohm törvénye ellenállás, áramerősség és feszültség közötti összefüggés Egy adott anyagon (vezetőn) átfolyó

Összefüggések Ohm törvénye ellenállás, áramerősség és feszültség közötti összefüggés Egy adott anyagon (vezetőn) átfolyó áram a feszültséggel egyenesen arányos. Az arányossági tényező ennek az anyagnak (vezetőnek) az ellenállása. 12/5/2020 11

Teljesítmény, munka Elektromos teljesítmény áramerősség és feszültség szorzata Mértékegysége: watt (W), jele: P Joule-törvény

Teljesítmény, munka Elektromos teljesítmény áramerősség és feszültség szorzata Mértékegysége: watt (W), jele: P Joule-törvény A vezetőn átfolyó áram hőt fejleszt Elektromos munka teljesítmény és idő szorzata Mértékegysége: wattóra (Wh) vagy wattsecundum (Ws), jele: W 12/5/2020 12

Elektromosság hatásai Az elektromos áram hatásai és felhasználásuk: – biológiai (élettani) hatás pl. áramütés

Elektromosság hatásai Az elektromos áram hatásai és felhasználásuk: – biológiai (élettani) hatás pl. áramütés szívritmus-szabályozók – kémiai (vegyi) hatás pl. elektrolízis akkumulátor töltése – fizikai hatások 12/5/2020 hőhatás izzólámpa, villanyrezsó mágneses hatás villanymotor, mágneskapcsoló (relé) 13

Nagyságrendek Mértékegység előtagok (prefixek) és jelük: x 1012 = x 1 000 000 x

Nagyságrendek Mértékegység előtagok (prefixek) és jelük: x 1012 = x 1 000 000 x 109 = x 1 000 000 x 106 = x 1 000 x 103 = x 1 000 x 100 = x 10 -3 = x 0, 001 x 10 -6 = x 0, 000 001 x 10 -9 = x 0, 000 001 x 10 -12 = x 0, 000 000 001 12/5/2020 tera- (T) giga- (G) mega- (M) kilo- (k) --milli- (m) mikro- (μ) nano- (n) piko- (p) 14

Kapcsolási rajz Elektromos rajzjelek 12/5/2020 15

Kapcsolási rajz Elektromos rajzjelek 12/5/2020 15

Egyszerű áramkörök Zseblámpa 12/5/2020 16

Egyszerű áramkörök Zseblámpa 12/5/2020 16

Elektrotechnika – alapok Folytatás szünet után 12/5/2020 17

Elektrotechnika – alapok Folytatás szünet után 12/5/2020 17

Fogyasztók kapcsolása Soros kapcsolás Eredő ellenállás: Re = R 1 + R 2 12/5/2020

Fogyasztók kapcsolása Soros kapcsolás Eredő ellenállás: Re = R 1 + R 2 12/5/2020 18

Fogyasztók kapcsolása Párhuzamos kapcsolás Eredő ellenállás: Re = 1 / ((1 / R 1)

Fogyasztók kapcsolása Párhuzamos kapcsolás Eredő ellenállás: Re = 1 / ((1 / R 1) + (1 / R 2)) 12/5/2020 19

Fogyasztók kapcsolása Soros (előtét) ellenállással: a motorra jutó feszültség csökken a fordulatszáma csökken Párhuzamos

Fogyasztók kapcsolása Soros (előtét) ellenállással: a motorra jutó feszültség csökken a fordulatszáma csökken Párhuzamos (sönt) ellenállással: a motor állórészére jutó áramerősség (gerjesztés) csökken; a forgórész árama növekszik a motor fordulatszáma növekszik! 12/5/2020 20

Mágneses tulajdonságok Az elektromágneses tér rendezetlen mágneses állapot rendezett mágneses állapot pl. vas, acél,

Mágneses tulajdonságok Az elektromágneses tér rendezetlen mágneses állapot rendezett mágneses állapot pl. vas, acél, stb. állandó (permanens) mágnesek 12/5/2020 21

Mágnesesség A mágneses tér mágneses erővonalak elrendezése 12/5/2020 22

Mágnesesség A mágneses tér mágneses erővonalak elrendezése 12/5/2020 22

Elektromágnesesség Elektromágneses indukció álló elektromos vezető + mozgó mágneses tér vagy mozgó elektromos vezető

Elektromágnesesség Elektromágneses indukció álló elektromos vezető + mozgó mágneses tér vagy mozgó elektromos vezető + álló mágneses tér lényeg: a mágneses tér erővonalainak metszése elektromos vezető által! 12/5/2020 23

Indukció Elektromágneses indukció Az áram iránya függ a mágnes pólusától és annak irányától időben

Indukció Elektromágneses indukció Az áram iránya függ a mágnes pólusától és annak irányától időben változó irányú áram (váltakozó áram) 12/5/2020 24

Indukció Elektromágneses indukció 12/5/2020 25

Indukció Elektromágneses indukció 12/5/2020 25

Elektromágnes felhasználása Elektromágnes – relék Az érintkező lehet: – záró – bontó – váltó

Elektromágnes felhasználása Elektromágnes – relék Az érintkező lehet: – záró – bontó – váltó 12/5/2020 26

Elektromágnes felhasználása Elektromágnes – berregő (csengő) – a tekercs meghúzza a fegyverzetet – a

Elektromágnes felhasználása Elektromágnes – berregő (csengő) – a tekercs meghúzza a fegyverzetet – a kalapács a harangra üt – az árammegszakító bontja az áramkört – a fegyverzet visszatér nyugalmi helyzetébe, és újra zárja az áramkört – a tekercs meghúz… 12/5/2020 27

Elektromágneses elv – motorok Egyenáramú kommutátoros villanymotor működési elve 12/5/2020 28

Elektromágneses elv – motorok Egyenáramú kommutátoros villanymotor működési elve 12/5/2020 28

Elektromágneses elv – motorok Egyenáramú kommutátoros villanymotor működési elve Állórész (állandó mágnes) Az állórész

Elektromágneses elv – motorok Egyenáramú kommutátoros villanymotor működési elve Állórész (állandó mágnes) Az állórész és a forgórész között mágneses vonzás-taszítás lép fel. Forgórész (vasmagos tekercs) A forgórészre ellentétes polaritással kapcsolt feszültség ellentétes forgásirányt vált ki. A kommutátor megcseréli a forgórész polaritását Polaritásváltó (kommutátor) 12/5/2020 29

Az első gerjesztett villamos motor Jedlik Ányos (1800 – 1895) elektromotor („villámdelejes forgony”) dinamó

Az első gerjesztett villamos motor Jedlik Ányos (1800 – 1895) elektromotor („villámdelejes forgony”) dinamó (öngerjesztés elve) szódavíz 12/5/2020 30

Gerjesztési módok Egyenáramú kommutátoros motorok gerjesztési módjai soros gerjesztés főáramkörű motor nagy indítónyomaték, a

Gerjesztési módok Egyenáramú kommutátoros motorok gerjesztési módjai soros gerjesztés főáramkörű motor nagy indítónyomaték, a fordulatszám növekedésével csökkenő nyomaték 12/5/2020 párhuzamos gerjesztés mellékáramkörű motor soros és párhuzamos gerjesztés állandó fordulatszám vegyes gerjesztésű motor 31

Indukción alapuló eszközök Transzformátorok A primer tekercset váltakozó árammal megtáplálva a szekunder tekercsben feszültség

Indukción alapuló eszközök Transzformátorok A primer tekercset váltakozó árammal megtáplálva a szekunder tekercsben feszültség (áram) indukálódik. A szekunder feszültség a menetszámokkal egyenesen arányos. A tekercsek huzalvastagsága a rajtuk átfolyó áramerősségnek megfelelő! 12/5/2020 32

Biztonság – zárlatvédelem Olvadóbiztosítók Az elektromos áram hőhatásán alapuló biztonsági berendezések. Kiégett biztosító csak

Biztonság – zárlatvédelem Olvadóbiztosítók Az elektromos áram hőhatásán alapuló biztonsági berendezések. Kiégett biztosító csak megfelelő értékű újjal pótolható! Tilos a biztosítót vastagabb huzallal (szeggel, stb. ) helyettesíteni, átkötni, „megpatkolni”! 12/5/2020 33

Folytatás szünet után 12/5/2020 34

Folytatás szünet után 12/5/2020 34

Áramforrások Galvánelem (Leclanché-elem, 1866) Egy elem (cella) feszültsége 1, 5 V Korlátozott energiaforrás, kimerül

Áramforrások Galvánelem (Leclanché-elem, 1866) Egy elem (cella) feszültsége 1, 5 V Korlátozott energiaforrás, kimerül Nem tölthető Különböző méretek: góliát, baby, ceruza (AA), micro (AAA) 12/5/2020 35

Áramforrások Akkumulátorok Savas (ólom) akkumulátorok Cellafeszültség: 2, 1 V Tölthető – kisüthető Elektrolit: desztillált

Áramforrások Akkumulátorok Savas (ólom) akkumulátorok Cellafeszültség: 2, 1 V Tölthető – kisüthető Elektrolit: desztillált vízzel hígított kénsav Folyadékszint ellenőrzés utántöltés desztillált (ioncserélt) vízzel Árammal való töltésekor durranógáz szabadulhat fel! Akkumulátor-töltő helyiség: „A” tűzveszélyességi osztály 12/5/2020 36

Áramforrások Akkumulátorok Lúgos akkumulátorok Cellafeszültség: 1, 2 V Tölthető – kisüthető Nikkel-kadmium (Ni-Cd) Nikkel-metál-hidrid

Áramforrások Akkumulátorok Lúgos akkumulátorok Cellafeszültség: 1, 2 V Tölthető – kisüthető Nikkel-kadmium (Ni-Cd) Nikkel-metál-hidrid (Ni-MH) Lítium-ion (Li) Lítium-polimer (Li. Po) A galvánelemekkel azonos méretben, vagy „gombelem”-ként készülnek. 12/5/2020 37

Félvezetők Dióda Szelén, germánium, szilícium n-típusú szennyezés: elektrontöbblet (pl. foszfor) p-típusú szennyezés: elektronhiány, „lyuk”

Félvezetők Dióda Szelén, germánium, szilícium n-típusú szennyezés: elektrontöbblet (pl. foszfor) p-típusú szennyezés: elektronhiány, „lyuk” (pl. bór) katód anód Egy p-n átmenet dióda: az áramot csak az egyik irányban engedi át. 12/5/2020 38

Félvezetők Tranzisztor Két p-n átmenetet tartalmaz NPN és PNP elrendezés Két jellemző működési mód:

Félvezetők Tranzisztor Két p-n átmenetet tartalmaz NPN és PNP elrendezés Két jellemző működési mód: – analóg (erősítő) – kapcsoló kollektor bázis emitter 12/5/2020 39

Félvezetők Tirisztor Három p-n átmenetet tartalmaz A vezérlőelektródára (Gate) feszültséget kapcsolva bekapcsolható (begyújtható); diódaként

Félvezetők Tirisztor Három p-n átmenetet tartalmaz A vezérlőelektródára (Gate) feszültséget kapcsolva bekapcsolható (begyújtható); diódaként viselkedik. Kikapcsol (kiolt), ha a rajta átfolyó áram megszűnik. Elektromosan kikapcsolható (oltható) tirisztor GTO (Gated Turned Off) 12/5/2020 40

Egyszerű áramkörök Áramkörök – gyengeáramú (autóvillamosság, 24 V) világítás, vezérlés, ajtóműködtetés, stb. – erősáramú

Egyszerű áramkörök Áramkörök – gyengeáramú (autóvillamosság, 24 V) világítás, vezérlés, ajtóműködtetés, stb. – erősáramú (főáramkörű, 600 V) hajtás, segédüzemek (légsűrító, kormányszervó, fűtés, stb. ) 12/5/2020 41

ZIU 9 B hajtásrendszer elve Hagyományos trolibusz főáramkörnek elve Fogyasztók soros kapcsolásának elve –

ZIU 9 B hajtásrendszer elve Hagyományos trolibusz főáramkörnek elve Fogyasztók soros kapcsolásának elve – változtatható előtét-ellenállással 12/5/2020 A gyakorlatban fix értékű ellenállások kapcsolgatásával (áthidalásával) 42

ZIU 9 B hajtásrendszer 12/5/2020 43

ZIU 9 B hajtásrendszer 12/5/2020 43

Szaggatós vezérlés elve 12/5/2020 44

Szaggatós vezérlés elve 12/5/2020 44

Szaggatós vezérlés Hagyományos trolibusz főáramköre Szaggatós trolibusz főáramköre – mozgó, ívet húzó (hangos) alkatrészek

Szaggatós vezérlés Hagyományos trolibusz főáramköre Szaggatós trolibusz főáramköre – mozgó, ívet húzó (hangos) alkatrészek – nincs mozgó alkatrész – a bevitt energia egy része hővé alakul – kapcsolóüzem, nincs hőképződés – energiaveszteség az üzem során – veszteségmentes üzem 12/5/2020 45

Aszinkron motorok Forgómozgás előállítása U=– d dt M I 12/5/2020 46

Aszinkron motorok Forgómozgás előállítása U=– d dt M I 12/5/2020 46

Aszinkron motorok Forgórész Motor összeépítve 12/5/2020 47

Aszinkron motorok Forgórész Motor összeépítve 12/5/2020 47

Aszinkron hajtásrendszer Háromfázisú áram 12/5/2020 48

Aszinkron hajtásrendszer Háromfázisú áram 12/5/2020 48

Aszinkron hajtásrendszer Háromfázisú hajtásrendszer elve 12/5/2020 49

Aszinkron hajtásrendszer Háromfázisú hajtásrendszer elve 12/5/2020 49

Aszinkron hajtásrendszer Főáramkör Pólusfelcserélés védelmi egysége 12/5/2020 Bemeneti szűrő IGBT-fékszaggató Hajtómotor IGBT-B 6 -váltóirányító

Aszinkron hajtásrendszer Főáramkör Pólusfelcserélés védelmi egysége 12/5/2020 Bemeneti szűrő IGBT-fékszaggató Hajtómotor IGBT-B 6 -váltóirányító 50

Elektrotechnika – alapok – Anyagszerkezet töltések – Elektromos áram és feszültség – Vezetők és

Elektrotechnika – alapok – Anyagszerkezet töltések – Elektromos áram és feszültség – Vezetők és szigetelők – Ellenállás, munka, teljesítmény – Egyszerű áramkörök – Soros és párhuzamos kapcsolás előtétek és söntök – Mágnesesség, elektromágnesesség – Elektromágneses indukció relék és motorok – Áramforrások, akkumulátorok – Félvezetők – Áramkörök 12/5/2020 51

VÉGE

VÉGE