ElektroTehnikaalused Elektriahela parameetrid Pinge U (1V) suurus mis iseloomustab elektrivälja Voolutugevus I (1A) - juhiristlõiget läbinud elektrihulk ühes sekundis Takistus R (1) - takistuse järgi elektriahelale või selle osale rakendatud pinge ja seda elektriahelat või osa läbiva voolutugevuse suhe . Võimsus P (1W) - Elektriahelas tehtav töö ühes sekundis Vooluring (elektriring) Vooluahel(elektriahel) Kui omavahel juhtmetega ühendada vooluallikas,elektritarviti ja lüliti tekib vooluahel . Kui vooluahelas lüliti sulgeda tekib vooluring . Keemilised vooluallikad ja patareid Keemiline vooluallikas elektrienergia allikas , mis muundab aktiivainete keemilise energia vahetult elektrienergiaks . Keemiliste vooluallikate liigitus :
Kui tekib mingi pingeimpulss, siis varistori takistus väheneb ning ta juhib liigpinge tarbijast mööda. 36 Fototakisti Fototakisti ehk LDR (Light Dependent Resistor) takisti takistus kahaneb valguse toimel. Fototakistit kasutatakse näiteks valguse juhtimise seadmetes, näiteks hämaralüliti juhtimisskeemis. Hämaruse saabumisel releega jadamisi ühendatud fototakisti takistus suureneb, vool väheneb, lülitus- relee ennistub ning lülitab valguse sisse. 2.2 Mittelineaarne vooluahel Elektriahelat, milles on kas või üks mittelineaarne osa (takisti, element), nimetatakse mittelineaarseks. Kuna mittelineaarelemendi takistus pole konstantne, siis ei saa niisugust elementi sisaldavat ahelat arvutada Ohmi seaduse järgi. Kui elemendi (või elementide) pinge-voolu tunnusjoon(ed) on teada, võib kasutada näiteks graafilist meetodit. 2.2.1 Mittelineaarelementide jadaühendus Vaatleme kahe jadamisi ühendatud mittelineaarse elemendiga elektriahelat, mille pinge-voolu tunnus- jooned on teada.
Segaahel Jada ahel rööpahel Voolu liigi järgi elektriahelad Vahelduvvoolu Kolmefaasilised Alalisvoolu Elektriahela parameetrid Pinge U V- pinge on suurus mis iseloomustab elektrivälja Voolutugevus I A- juhi ristlõiget läbinud elektrihulk 1 sekundis Takistus R oom – elektriahelale või selle osale rakendatud pinge ja seda elektriahelat läbiva voolutugevuse suhe Võimsus P W – elektriahelas tehtud töö 1 s Takisti Elektriahela passiivne osa on takisti Takistite jadaühendus R=R1+R2+R3 Paralleelühendus 1 1 1 R R1 R2 R1 R2 R R1 R2 Pooljuht dioodid Kehade mahtuvusele avaldavad mõju lähedal asuvad teised kehad mida lähemal on kehad teineteisele seda suurem on mahtuvus kahe keha vaheline mahtuvus on võrdne laengu
laengut ja ka vastupidi: teise plaadi laeng indutseerib esimesele plaadile vastasnimelise laengu. Elektrilaengu suurus kulonites, mis plaatide vahel mõjuva 1 voldi suuruse pinge juures salvestub kondensaatorisse, väljendab kondensaatori mahtuvust. Kondensaatoreid tähistatakse skeemides tähega C. Kasutamine Kondensaatoreid kasutatakse elektrilaengute kogumiseks kohtades, kus on lühikeseks ajaks vaja suurt võimsust. Samas ei juhi kondensaator alalisvoolu, sest ei teki kinnist elektriahelat. Kondensaatori aktiivtakistus on lõpmatult suur (RC = ), kuid kondensaatoril on olemas reaktiivtakistus (XC). Seega juhib kondensaator vahelduvvoolu. Kondensaatori reaktiivtakistus (mahtuvustakistus) sõltub nii kondensaatori mahtuvusest (C) kui vahelduvvoolu sagedusest (f0).Kondensaatoreid kasutatakse seadmete omavaheliseks lahtisidestamiseks, et alalisvool ei kanduks ühest seadmest teise, kuid kasulik vahelduvsignaal kanduks üle väga väikeste kadudega
(Tarkpea) 1. Mida kujutab endast vahelduvvool? elektrivool, mille suund perioodiliselt muutub 2. Mille poolest erineb faasijuhe nulljuhtmest? Nulljuhe on maandatud, faasjuhe on maandamata. Pinge nulljuhtme ja Maa vahel on null, pinge faasjuhtme ja Maa vahel on kodudes 220V 3. Kuidas on ühendatud majapidamistes elektritarbijad omavahel ja miks selliselt? 4. Milline on kaitsmete ehitus ja ülesanne? Kaitse (korkkaitse või automaatkaitselüliti) on elektriahelat katkestav seade,mis kaitseb inimesi elektrilöögi ja nende vara tuleohu eest. 5. Mida mõeldakse elektromagnetvälja all? väli, mis avaldab mõju elektrilaenguga osakestele ja mis on omakorda mõjutatud nendest osakestest ja nende liikumisest. 6. Kus ja kuidas kasutatakse elektromagnetlaineid? Meditsiinis, lennujaamades, piirikontroll – röntgenkiirgus; gammakiirgus – meditsiin; ultraviolettkiirgus – luminofoorlampides, tavaline klaas; mikrolained –
1 Raivo PÜTSEP ALALISVOOLUAHELAD ELEKTRITAKISTUS JA JUHTIVUS Elektritakistus - elektriahelale või selle osale rakendatud pinge ja seda elektriahelat või ahela osa läbiva voolutugevuse suhe. U kus R [] - elektritakistus R= U [V] - elektriahela või ahela osa pinge I [A] - voolutugevus elektriahelas või ahela osas I Juhi elektritakistus sõltub tema materjalist, mõõtmetest ja temperatuurist. Juhi elektritakistus 20oC juures:
1 Raivo PÜTSEP ALALISVOOLUAHELAD ELEKTRITAKISTUS JA JUHTIVUS Elektritakistus - elektriahelale või selle osale rakendatud pinge ja seda elektriahelat või ahela osa läbiva voolutugevuse suhe. U kus R - elektritakistus R U V - elektriahela või ahela osa pinge I A - voolutugevus elektriahelas või ahela osas I Juhi elektritakistus sõltub tema materjalist, mõõtmetest ja temperatuurist. Juhi elektritakistus 20oC juures:
Üliõpilane: Kontrollis: Tallinn 2010 SISUJUHT 2 OTEHNIKA PÕHISUURUSTE VAHELISED SEOSED Elektrotehnika põhisuurused: · pinge - suurus, mis iseloomustab elektrivälja · voolutugevus juhi ristlõiget läbinud elektrihulk ühes sekundis · takistus elektriahelale või selle osale rakenda- 3 tud pinge ja seda elektriahelat või ahela osa läbiva voolutugevuse suhe · võimsus elektriahelas tehtav töö ühes sekundis 4 TAKISTITE VÄRVIKOODID Püsitakistitele on määratud E-sarja standardväärtused: 10; 12; 15; 18; 22; 27; 33; 39; 47; 56; 68 ja 82 kokku 12 takistuse väärtust. Kõik muud takistuste väärtused saadakse standardväärtuste koma koha muutmisega. 5 PRAKTILINE TÖÖ 1: ARVUTUSED KAHENDSÜSTEEMIS
Takistuseks ehk elektritakistuseks nimetatakse juhi omadust avaldada elektrilaengute liikumisele takistavat mõju. Takistuse mõõtühikoks on oom. Takistusühik 1 oom on sellise juhi takistus, mille otstele rakendatud pinge 1 volt korral läbib juhti vool tugevusega 1 amper. Alalisvoolu korral on juhi takistus arvutatav valemiga: kus l on juhi pikkus meetrites, A juhi ristlõike pindala ruutmeetrites ja materjali eritakistus oommeetrites (·m). Elektrijuhtivus on elektriahelat või objekti iseloomustav suurus. Vastavalt lineaarsetele elektriahelatele kehtivale Ohm'i seadusele on juhtivus G võrdeline vooluga I ja pöördvõrdeline pingelanguga U : G = I / U Juhtivus G on takistuse R pöördsuurus: G = 1 / R . Alalisvoolu puhul on tegemist alalisvoolujuhtivusega G : G = I / U . Siinuselise vahelduvvoolu puhul on tegemist vahelduvvoolujuhtivusega, mis üldjuhul on kompleksjuhtivus Y : Y = I / U . Takistite ühendusviisid ja skeemide teisendamine
Impulsi polaarsus: Impulsi polaarsus on pinge, stabinitronid või ka transistorid kui neid tüürida sulge või küllastus reziimi. Diood piirikud jagunevad voolu või võimsuse muutumise suund impulsi kestel. Kahe polaarsete impulsside korral korduvad kahte liiki sõltuvalt sellest kas piiramist teostav diood on tarbijaga järjestiku või paralleelselt. Nii positiivsed ja negatiivsed impulsid kindla seaduspärasusega. Elektriahelat läbimisel impulside kuju nimetatud järjestik piirikus saadakse piiramine siis kui diood sulgub. Paraleel piirikus siis kui diood sageli moonutub. Ja see moonutus avaldub kahel kujul: Impulsside külgmiste osade välja venimises, avaneb ja lühistab koormustakistuse.Vaadeldavaid piirikuid kasutatakse null tasemelisel piiramisel kuna
Energia J TJ; GJ; MJ; kJ; mJ Elektrienergia tarbimine Wh MWh; kWh; Ws Elektrotehnika põhisuuruste vahelised seosed Elektrotehnika põhisuurused: - pinge U [V] suurus, mis iseloomustab elektrivälja - voolutugevus I [A] juhi ristlõiget läbinud elektrihulk ühes sekundis - takistus R [] elektriahelale või selle osale rakendatud pinge ja seda elektriahelat või ahela osa läbiva voolutugevuse suhe - võimsus P [W] lektriahelas tehtav töö ühes sekundis KASUTATAVAD MITTESÜSTEEMSED MÕÕTÜHIKUD Mõõtühiku Suurus nimetus tähis on võrdne Pikkus, tee 1 meremiil 1 miil 1852 m
Impulsi polaarsus: Impulsi polaarsus on pinge, voolu või faasi nihke 180 kraadi ja kui tagasiside ahelas 180 kraadi võrra nihutatud signaal anda inventeerivasse võimsuse muutumise suund impulsi kestel. Kahe polaarsete impulsside korral korduvad positiivsed ja sisendisse, siis tekkib sellel sagedusel positiivne tagasiside ja lülitus läheb genereerima. Pingestades negatiivsed impulsid kindla seaduspärasusega. Elektriahelat läbimisel impulside kuju sageli moonutub. loodud lülituse tekkib Op võimendis vool ja väljundisse tekkib müra signaal, mis kujutab endast Ja see moonutus avaldub kahel kujul: Impulsside külgmiste osade välja venimises, mille tulemusel korrapäratuid pinge kõikumisi. Taolise korrapäratud signaali spekter sisaldab kõik võimalikke ristküllik impulsid muutuvad sarnaseks trapets impulsidega ja impulsi horisondi languses. Mis avaldub
Eesti jaotusvõrkude võimsuslüliteid näeb joonisel 5.27. Joonis 5.27 Eesti jaotusvõrkude võimsuslüliteid Võimsuslüliteid kasutatakse peamiselt toite- ja vahealajaamades, mõnikord ka suurtes jaotusalajaamades, kui selleks on tarvidus. Mujal on elektriahelate kommuteerimiseks koormus- või lahklülitid, väiksemate trafode lülitamiseks ka lahkkaitsmed. Lahklüliti ülesanne on luua kaitselahutusvahemik. Lahklülitiga võib elektriahelat avada ja sulgeda, kui katkestatakse või lülitatakse sisse tühiselt väike vool. Lahklüliti ei ole mõeldud lühis- ega koormusvoolude kommuteerimiseks, kuid on võimeline etteantud aja lühisvoolu taluma. 12 5. Keskpingevõrgud 5.2 Keskpingevõrkude ehitus
nimetatakse tänapäeval Ohmi (loe: oomi) seaduseks ja sõnastatakse enamasti nii: Voolutugevus ahela osas on võrdeline sellele ahelaosale rakendatud pingega ja pöördvõrdeline ahelaosa takistusega. v I= R Mittelineaarne ahel. Mittelineaarne ahel on selline vooluahel, kus juhtivus või takistus on sõltuvususes ahela pingest või voolust, st et R != const. Näiteks võib tuua pooljuhtdioodi juhtivuse, kus pinge kasvades vool hakkab eksponentsiaalselt kasvama. Lisa: Elektriahelat, milles on kas või üks mittelineaarne osa (takisti, element), nimetatakse mittelineaarseks. Kuna mittelineaarelemendi takistus pole konstantne, siis ei saa niisugust elementi sisaldavat ahelat arvutada Ohmi seaduse järgi. Kui elemendi (või elementide) pinge-voolu tunnusjoon(ed) on teada, võib kasutada näiteks graafilist meetodit. Diferentsiaalne ja integraalne takistus. Diferentsiaalne takistus : v Rd = i
Koosneb kahest juhtivast plaadist, mille vahel paikneb dielektrikukiht. Tema mahtuvus on tema katete omavaheline mahtuvus.Kondekaid kasutatakase Elektriväli dielektrikutes- dielektrikus elektrilaengute kogumiseks kohtades, kus on toimub elektrivälja mõjul lühikeseks ajaks vaja suurt võimsust. Samas ei polariseerumine.+ laengukandjad juhi kondensaator alalisvoolu, sest ei teki kinnist nihkuvad oma tasakaaluasendist välise elektriahelat. Tema elektrimahutuvs-on ühe elektrivälja suunas, negatiivsed katte laengu ja katetevahelise pinge suhe vastassunas. Seega tekib täiendav C=q/U [F-farad].üksiku juhi mahtuvus ja elektriväli.juhis kutsub elektriväli esile potentsiaali suhe C=q/. Kondensaatorite laengukandjate ümberpaiknemise ja juhi ühendamine- kui kasutada on mitu
Kui tekib mingi pingeimpulss, siis varistori takistus väheneb ning ta juhib liigpinge tarbijast mööda. 36 Fototakisti Fototakisti ehk LDR (Light Dependent Resistor) takisti takistus kahaneb valguse toimel. Fototakistit kasutatakse näiteks valguse juhtimise seadmetes, näiteks hämaralüliti juhtimisskeemis. Hämaruse saabumisel releega jadamisi ühendatud fototakisti takistus suureneb, vool väheneb, lülitus- relee ennistub ning lülitab valguse sisse. 2.2 Mittelineaarne vooluahel Elektriahelat, milles on kas või üks mittelineaarne osa (takisti, element), nimetatakse mittelineaarseks. Kuna mittelineaarelemendi takistus pole konstantne, siis ei saa niisugust elementi sisaldavat ahelat arvutada Ohmi seaduse järgi. Kui elemendi (või elementide) pinge-voolu tunnusjoon(ed) on teada, võib kasutada näiteks graafilist meetodit. 2.2.1 Mittelineaarelementide jadaühendus Vaatleme kahe jadamisi ühendatud mittelineaarse elemendiga elektriahelat, mille pinge-voolu tunnus- jooned on teada.
Üldreeglina mida kõrgem on harmoonilise number seda väiksem on tema amplituud ja seda vähem mõjutab ta impulsilise signaali kuju. Ideaalsel juhul peaks elektriahelate läbi laske riba olema lõpmata lai sel juhul kanduksid sisendist väljundisse moonutusteta kõik harmoonilised. Reaalselt see nii ei ole ja see tõttu tekivad ka impulside moonutused. Praktiliselt ei ole aga vajagi ideaalseid impulse ja seetõttu piisab kui signaal sisaldab esimest 10 harmoonilist. Selleks et impulsid elektriahelat läbimisel ei moonutuks ülemäära, peab olema ahela läbiraske riba piisava laiusega. Orienteeruvalt võib hinnata vajalikku läbilaskeriba järgmise valemiga: Joonis 4.1.4 Kui lubatav moonutuste määr on väiksem tuleb kasutada lugejas arvu 4, kui suurem siis 2. 4. 2 Impulsside moonutumine Rc-ahelas: Rc-ahelat kasutatakse astmete vahelise sidestus ahelana, et eraldada alalisvooluliselt võimendusastmeid ja juhtida samalajal signaale ühest astmest teise. Impulsside korral
Ka on parameetrid kui arvväärtused hästi kasutatavad eri transistoride võrdlemiseks. 6.5.1. Transistori parameetrite süsteemid ja aseskeemid. Transistoride omaduste iseloomustamiseks võime kasutada z-, y- ja h-parameetrite süsteeme. Erinevatel parameetrite süsteemidel on aseskeemid erinevad. Mitmesuguste elektriahelate analüüsimisel kasutatakse kaasajal nn. neliklemmi mõistet. Neliklemmina võime vaadelda igasugust elektriahelat, kui tal on kaks sisend-ja kaks väljundklemmi. Teades ja kirjeldades matemaatiliselt sisend- ja väljundsuuruste vahelisi seoseid saame otsustada neliklemmi omaduste üle ilma, et tema sisemine lülitus meid üldse huvitaks. Neliklemmid jagunevad passiivseteks ja aktiivseteks neli-klemmideks. Passiivsel neliklemmil on alati võimsus väljundis väiksem kui sisendis, s.t. temas ei leidu pinge- ega voolugeneraatoreid. Aktiivsel neliklemmil on aga väljundis võimsus suurem kui sisendis, st
annaabi.ee 
