Elektrotehnika vastused (0)

Eesti Mereakadeemia - Elektroonika - Elektrotehnika ja elektroonika

1 Hindamata

Elektrilaeng ja elektriväli. Potentsiaal ja pinge.
Elektrilaeng e. laeng on füüsikaline suurus, mis näitab kui tugevasti laetud kehad osalevad elektrilises vastastikmõjus. Tähis q, ühik 1C ( kulon )
Laengud jaotatakse kokkuleppeliselt positiivseteks (+) ja negatiivseteks (-). Samaliigilise laenguga kehad tõukuvad ja eriliigilise laenguga kehad tõmbuvad.
Elektrilaengu väärtus on positiivse laengu puhul positiivne arv ja negatiivse laengu puhul negatiivne arv. Neutraalsele osakesele või kehale võidakse omistada elektrilaengu väärtus 0.
Elektriväli on elektrilaengu poolt tekitatud ruumis leviv pidev väli, mis mõjutab teisi ruumis paiknevaid elektrilaenguid.
Elektrivälja potentsiaal on füüsikaline suurus, mis võrdub mingisse elektrostaatilise välja punkti asetatud elektrilaengu potentsiaalse energia ja laengu suuruse suhtega. Kui me tähistame potentsiaali tähega φ, siis
kus Wp on laengu potentsiaalne energia ja q on laengu suurus.
Potentsiaal on skalaarne suurus. Kui kahe laengu poolt tekitatud elektriväljade potentsiaalid on vastavalt
ja , siis nende väljade kogupotentsiaal
Elektriliseks pingeks nimetatakse elektrivälja kahe punkti potentsiaalide vahet ning see on füüsikaline suurus, mis näitab, kui palju tööd tuleb teha, et
Pinget tähistatakse U tähega.
Laengu nihutamiseks ühest punktist teise teeb elektriväli tööd, mille suurus jagades laengu suurusega saame potentsiaalide vahe.

Alalisvool . Ohmi seadus
ALALISVOOL on laengute korrastatud liikumine.
Alalisvoolu SUUND – positiivsete laengute liikumise suund.
Alalisvoolu TUGEVUS – ajaühikus juhi ristlõiget läbinud laeng Voolutugevuse ühik on amper (A)
OHMI SEADUS VOOLURINGI OSA KOHTA
U – pinge juhi otstel
I – voolutugevus
R – juhi takistus
Takistuse ühik on oom: 1Ω = 1V / 1A
Juhi takistus oleneb juhi materjali eritakistusest ρ, juhi pikkusest l ja ristlõike pindalast S
Temperatuuri tõustes juhi takistus kasvab: R0 – juhi takistus temperatuuril 0ºC
OHMI SEADUS KOGU VOOLURINGI KOHTA
EMJ – vooluallika elektromotoorne jõud
Rs – vooluallika sisetakistus
Rv – ahela välistakistus
Alalisvoolu töö: A = IUt (Joule’i-Lenzi seadus)
Alalisvoolu võimsus: N = IU

Kirchhoffi seadused.
Kirchoffi esimene seadus
Vooluahela punkti, kus ühendatakse mitu juhet , nimetatakse hargnemispunktiks ehk sõlmeks. Kirchhoffi esimene seadus on seadus vooludest hargnemispunktis:
Hargnemispunkti suubuvate voolude summa on võrdne sealt väljuvate voolude summaga . I1 + I2 = I3 + I4 , ehk, kui viia kõik voolud võrrandi ühele poole: I1 + I2 - I3 - I4 = 0
Kirchoffi teine seadus
Vooluringis toimivate elektromotoorjõudude summa on võrdne kõigi selle kontuuri takistustel esinevate pingelangude algebralise summaga. E1+E2=U1+U2+U3+U4

Takistus. Juhtivus . Takistite ühendusviisid ja skeemide teisendamine .
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 ρ ‒ materjali eritakistus oom-meetrites (Ω•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

Keemilised alalisvooluallikad. Sisetakistus.
Sisetakistus on elektrienergia allika, näiteks keemilise vooluallika iseenda takistus laengukandjate liikumisele ehk elektrivoolule. Sisetakistus on määratav allika sisepingelangu ja koormusvoolu jagatisena.
Alalisvooluahelas on elektriallika klemmipinge (positiivse ja negatiivse elektroodi vaheline pinge)
kus E on allika elektromotoorjõud, I ‒ koormusvool ja Rs ‒ allika sisetakistus.
Seega sisetakistus
Keemilised vooluallikad on vooluallikad, millega saadakse elektrivoolu redoksreaktsioonide kulgemisel vabaneva energia arvel. Nad jagunevad 3 rühma: galvaanielementideks, akudeks ja kütuselementideks, kuigi kahel viimasel on sarnasusi galvaanielementidega, milles on elektrienergia saamiseks võimalik ainult ühekordne elektrokeemiliselt aktiivsete ainete kasutamine, sest nende ainete läbireageerimise järel muutub galvaanielement vooluallikana kasutamiskõlbmatuks. Galvaanielementide hulka kuuluvad näitkes Volta ja Leclanche’i element. Akud on seadised elektrienergia salvestamiseks. Ka neid on erinevat tüüpi: pliiakud, leelisakud, tsink-hõbeelemendid jne. Kütuseelement on erilist tüüpi galvaanielement, milles toimub kütuse aeglane oksüdatsioon („leegita põlemine”) ja reaktsioonil vabaneva energia eraldumine elektrienergiana. Inimene kasutab keemilisi vooluallikaid igapäevaelus väga aktiivselt ja tõenäoliselt ei kujutaks me oma elu ilma nendeta ettegi – keemilised vooluallikad on muutnud inimese eluviisi liikuvamaks, sest elektritehnika on muutunud tänu keemilistele vooluallikatele teisaldatavaks.

Mõõtmised alalisvooluahelas. Mittelineaarsed alalisvooluahelad
Elektrotehnikas ja elektroonikas on kasutusel ka mitmesugused mittelineaartakistid. Mittelineaartakistitakistus sõltub välismõjuritest
• temperatuurist ( termotakisti : termistor ja posistor )
• pingest ( varistor )
• valguskiirgusest (fototakisti)
• magnetväljatugevusest (Halli andur )
• mehaanilisest deformatsioonist (tensotakisti)
Pinge-voolu tunnusjooneks nimetatakse graafikut, mis iseloomustab voolu sõltuvust pingest
I f (U)
Lineaartakisti pinge-voolu tunnusjoon on sirge (a), mis läbib koordinaatide algpunkti ( origo ). Võrdluseks on joonisel metallniidiga hõõglambi tunnusjoon (b), mis kaldub alla, ja süsiniidiga hõõglambi tunnusjoon (c), mis kaldub üles.
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.
Vaatleme kahe jadamisi ühendatud mittelineaarse elemendiga elektriahelat, mille pinge-voolu tunnusjooned on teada. Ahela arvutamiseks vaadeldakse nende tunnusjooni ühises koordinaatteljestikus. Jadaühenduses läbib mõlemat elementi sama vool I , pinge moodustub
aga osapingete summast 1 2 U U U ,
Kahe mittelineaarse elemendi rööpühenduse korral on elementide pinged võrdsed ja üldvool võrdub haruvoolude summaga
1 2 I I I .

Magnetvoog . Magnetväli . Magnetiline induktsioon
Magnetvoog on füüsikaline suurus, mis näitab magnetvälja suutlikkust läbida vaadeldavat pinda.
kus

on magnetvoog;
on pinna magnetinduktsioon ;
on pinna pindala;
(beeta) on nurk pinna normaali ja magnetvälja suuna vahel.

On mateeria üks eksisteerimisvorme.Tema põhiomaduseks on mõjutada liikuvaid laenguid- elektrivoolu.
Magnetväli esineb elektrivoolu ümber. Iga liikuv elektrilaeng tekitab enda ümber magnetvälja. Magnetvälja iseloomustab voolielemendile (L∆l) mõjuv jõud, mida nim. magnetinudktsiooniks.
Magnetinduktsioon ehk B- vektor näitab jõudu, mis mõjub ühikulise vooluga ja ühikulise pikkusega juhtmelõigule selle juhtmega ristuvas magnetväljas. B=F/ L∆l
B-vektori suund on voolu siina ja juhtme mõjuva jõu suunaga risti.

Aheldusvoog. Enda- ja vastastikuse induktsiooni elektromotoorsed jõud. Vahelduvvooluahelad ja neis toimuvad nähtused
VASTASTIKUNE INDUKTSIOON
Ajas muutuv voolutugevus poolis 1 tekitab muutuva magnetvoo, mis läbib pooli 2, tekitades seal indutseeritud elektromotoorse jõu:
Ja vastupidi: kui vool läbib pooli 2, tekib indutseeritud EMJ poolis 1:
Induktiivsus M on defineeritud kui võrdetegur, mis seob omavahel voolutugevust ja magnetvoogu:
Siin N2 ja N1 on keerdude arv poolis 2 ja poolis 1.
Induktiivsus M oleneb ainult poolide geomeetriast: suurusest , kujust , keerdude arvust, omavahelisest orientatsioonist, keerdude tihedusest.
Kui poolid asuvad aines, siis oleneb M aine magnetilistest omadustest.
Induktiivsuse ühik on henri.
1H = 1 Wb/A = 1V·1s / 1A
ENESEINDUKTSIOON
Muutuv magnetväli indutseerib elektromotoorse jõu ka samas juhis, mida läbib teda tekitav vool.
N keeruga pooli induktiivsus on
ja temas indutseeritav elektromotoorne jõud on
kus Φ on voolutugevuse I poolt tekitatud magnetvoog.

Perioodilised pinged, voolud ja elektromotoorjõud
Vahelduvpinge on perioodiliselt muutuva polaarsusega pinge. Kõige laiemalt on kasutusel siinusfunktsiooni kohaselt muutuv vahelduvpinge ‒ siinuspinge.
Vahelduvpinget iseloomustavateks põhisuurusteks on hetkväärtus u, efektiivväärtus U ja amplituudväärtus Um. Siinuspinge efektiivväärtus: U = .
Muutuva suuruse väärtus mingil hetkel kannab nimetust hetkväärtus ja seda tähistatakse
väiketähega. Seega on i voolu hetkväärtuse tähis, u pinge hetkväärtuse tähis jne.
Perioodiliselt muutuva suuruse suurimat hetkväärtust nimetatakse maksimaalväärtuseks ehk
amplituudiks ja tähistatakse suurtähega koos indeksiga m. Vooluamplituudi tähis on siis Im ja
pingeamplituudil Um. Ajavahemikku, mille vältel muutuv suurus teeb ühekordselt läbi kõik oma muutused, nimetatakse perioodiks , tähistatakse tähega T ja mõõdetakse sekundites.
Perioodide arvu sekundis ehk perioodi pöördväärtust nimetatakse vahelduvvoolu sageduseks ja
tähistatakse tähega f. Sageduse mõõtühikuks on herts (Hz) saksa füüsiku Heinrich Hertzi (1857-1894) auks.
f = 1:T , kus
f sagedus hertsides (Hz)
T periood sekundites (s)
Üks herts tähendab ühte perioodi sekundis.
Elektromotoorjõud (lühend emj) on põhjus, mis tekitab ja säilitab vooluringis (s. o kinnises juhtivas kontuuris) elektrivoolu. Elektromotoorjõud E on võrdne tööga W, mida teevad kõrvaljõud, s.t mitte-elektrilise päritoluga energiaallikad , elektrilaengu q ümberpaigutamiseks kogu vooluringi ulatuses:
Elektromotoorjõu mõõtühik on volt. Elektromotoorjõud on 1 volt, kui 1 kuloni suuruse laengu ümberpaigutamiseks vooluringis tehakse 1 džaul tööd.
Elektromotoorjõu mõistet kasutatakse peamiselt seoses elektromagnetilise induktsiooniga ja elektrokeemiliste vooluallikatega

Vahelduvvoolu parameetrid . Siinus -elektromotoorjõu saamine vahelduvvoolugeneraatoris.

kõrge sisendpinge
madal sisendpinge
kõrge väljundpinge
madal väljundpinge
sisendi lekkevool
Toite katkestus lekkevool
Jõudeoleku toitevool

Siinuseline vahelduvvool on kirjeldatav võrrandiga
i = Im sin a,
i - voolu hetkväärtus amprites (A)
Im - voolu maksimaalväärtus amprites (A)
α- pöördenurk
Seda tekitab siinuseline elektromotoorjõud, mis saadakse vahelduvvoolugeneraatoris.

Siinusfunktsioonide kujutamine vektoritena. Vektordiagrammid.
Siinusfunktsiooniks nimetatakse funktsiooni kujul
Siinusfunktsiooni graafikuks on sinusoid . Siinussuurs on määratud, kui on teada ta amplituudiväärtus, periood (või sagedus) ja algfaas.
Algfaasinurgaks ehk algfaasiks nimetatakse elektrilist nurka, mis on möödunud perioodi algusest vaatluse alghetkeni.
Vektordiagramm
Sinusoidide joonestamine on tülikas.. Seepärast kasutatakse elektrotehnikas vektordiagramme, mis on lihtsamad ja ülevaatlikumad kui sinusoidid. Vektordiagrammi põhimõtet selgitab joonis.
Vektordiagramm tuleneb siinuskõvera joonistamise konstruktsioonist.
Tehnikas kasutatakse siinuselt vahelduvvooli.
Siinuselise elektromotoorjõu saamine
Siinuselektromotoorjõudu võib saada, kui homogeenses magnetväljas konstanse nurkkiirusega pöörata juhtmekeerdu ümber telje, mis on risti magnetjõujoonte suunaga.

Aktiivtakistusega vooluring
Aktiivtakistuseks r nimetatkase juhtme takistust vahelduvvoolule.
Aktiivtakistis eraldub energia ainult soojusena. Praktiliselt võib puhtaktiivtakistiteks pidada kõiki induktiivsuse ja mahtuvuse tühise mõjuga elektriseadmeid nagu hõõglambid, sirgjuhtmed, elektrisoojendite kütteelemndid. Takistid ja reastaadid.
Madala sageduse puhul (50 Hz) on aktiivtakistus r praktilisels võrdne juhtme alalisvoolu takistusega R. Kõrgsageduste puhul aktiivtakistus pinnaefekti tõttu mõnevõrra suureneb, sest juhtmes indutseeritud pöörisvoolude mõjul püüab vahelduvvool voolata rohkem juhtme pinda mööda, mille tagajärjel juhtme ristlõikepindala näivalt väheneb ja takistus suureneb.
Siinuseline vahelduvpinge
puhul tekib Ohmi seaduse põhjal vahelduvvool
sest me võime tähistada
Märkus. Kõik alalisvooluvalemid kehtivad vahelduvvoolu hetkväärtuste kohta.
Jagades valemi
mõlemaid pooli arvuga, saame voolu ja pinge efektiivväärtused:

Valem on Ohmi seaduse valem vahelduvvoolu puhul. Ta erineb vastavast alalisvooluvalemist selle pooleest, et viimases olid I ja U voolu ja pinge tegelikud väärtused. Siin töhistavad I ja U siinuseliselt muutuvate vahelduvvoolu ja –pinge efektiivväärtusi.

Induktiivtakistusega vooluring.
Vaatleme idealiseeritud juhust, kus poolil on induktiivsus L, tema aktiivtakistus on aga nii väike, et seda ei pruugi arvestada (r = 0). Kui pooli läbib siinuseline vahelduvvool
, siis indutseeritakse temas eneseinduktsiooni elektromotoorjõud valemi järgi:
Miinusmärk näitab, et püüab takistada voolutugevuse muutumist, on voolu tuletis aja suhtes ehk voolu muutumise hetkkiirus .
Kirchhoffi teise seaduse põhjal on igal hetkel , sest r = 0, millest , sest konstantse suuruse võib tuuda tuletismärgi ette ja kui liitfunktsiooni tuletis võrdub . Saame
Jagades valemi mõlemaid pooli arvuga , saame voolu ja pinge efektiivväärtused ning valem omandab kuju , millest
wL tähendab Ohmi seaduse järgi takistust ja nimetatakse induktiivseks reaktiivtakistuseks ehk induktiivtakistuseks.
Induktiivtakistus väljendab eneseinduktsiooni takistavat mõju voolu muutumisele.

Vool poolis
Elektrivooluks nimetatakse laenguiga aineosakeste suunatud liikumist. Vabade elektronide korrapäratu soojusliikumine metalljuhtmes ei tekita veel elektrivoolu. Kui aga ühendada juhtme otsad toiteallikaga, mis tekitab juhtmes elektrivälja, hakkavad vabad elektronid välja mõjul ühesuunaliselt liikuma ja tekib elektrivool.
Voolu tekkimiseks peab olema:

Pinge, mida tekitavad ja säilitavad toiteallikad

Kinnine vooluring.
Lihtsaim vooluring koosneb toiteallikast, tarvitist, ühendusjuhtmest, lülist, mille otstarve on vooluring sulgeda või katkestada, ning vajadusel mõõteriistadest.
Elektriahelaid kujutatakse skeemidel tingmärkide ja töhiste abil. Skeem on elektriseadmete üksikelementide ja nende omavaheliste seoste tignlik lihtsustatud kujutis, mis selgitab seadme struktuuri ja tööpõhimõtet.
Voolu ja pinge keskväärtus
Vahelduvvoolu hindamine on võimalik, kui lähtuda mingist keskmisest väärtusest. Siinussuuruste keskmine väärtus perioodi kohta on null, sest üks poolperiood on positiivne, teine, täpselt sama suurte hetkväärtustega, - negatiivne. Seepärast saab keskväärtusest rääkida poolperioodi kohta. Keskväärtus saadakse voolu hetkväärtuste aritmeetilise keskmisena. Voolu keskväärtuste aritmeetilise keskmisena. Voolu keskväärtus poolperioodi kohta väljendub graafiliselt ristküliku kõrgusena, mille alus võrdub poolperioodi pikkusega T/2 ja ristküliku pindala võrdub voolukõvera poolt piiratud pindalaga.
Voolu ja pinge efektiivväärtus
Vahelduvvoolu efektiivväärtus on võrdne niisuguse alalisvooluga, mis samas takistis sama aja jooksul eraldab vahelduvvooluga võrdse soojushulga.

Mahtuvusega vooluring.
On vaadeldud kondensaatori laadimist alalisvooluahelas. Seal on vool võimalik vaid lühiajaliselt , seni kuni kondensaator laetakse või tühjendatakse. Rakendades kondensaator laetakse või tühjendatakse.
Rakendades kondensaatori klemmidele vahelduvpinge
tekib tema plaatidel laeng
mis muutub võrdeliselt pingega.
Vool kondensaatori vooluringis on võrdeline kondensaatori laengu muutumise kiirusega, see tähendab, et ka kondensaatori klemmipinge muutub kiirusega:
Tähistades ja jagades mõlemad pooled arvuga saame , millest
On Ohmi seaduse valem mahtuvusega vooluringi puhul ja nimetatakse mahtuvuslikuks reaktiivtakistuseks ehk mahtuvustakistuseks.

Takistuskolmnurk .
Takistuskolmnurk
Et UZ2=UR2+(UL-UC)2,siis
(ImZ)2=(ImR)2+( ImXL- ImXC)2 ehk
Z – näiv ehk kogutakistu
R –aktiivtakistus
XL –induktiivtakistus
XC –mahtuvustakistus

Aktiivvõimsus vahelduvvooluahelas. Reaktiiv - ja näivvõimsus vahelduvvooluahelas.
Aktiivvõimsus P on keskmine võimsus perioodi kohta. Aktiivvõimsus on vahelduvvoolu võimsuse see osa, mis muutub kas soojuseks, mehaaniliseks tööks või salvestub keemilise energiana. (Soojuslik võimsus eraldub ainult aktiivtakistis).
Reaktiivvõimsus on üldjuhul võrdne induktiivvõimsuse ja mahtuvusvõimsuse
vahega. See on see osa näivvõimsusest, mis ei eraldu aktiivtakistusel. Seda, kui suure osa moodustab aktiivvõimsus näivvõimsusest, näitab võimsustegur . Reaktiivvõimsus on siis järelikult .
Näivvõimsus on aktiivvõimsuse P ja reaktiivvõimsuse Q geomeetriline summa:
. Võimsustegur näitab kui suur osa näivvõimsusest elektriahelas muutub kasulikuks ehk aktiivvõimsuseks.

Võimsuskolmnurk. Võimsustegur.
Võimsuskolmnurgast on teada, et
ja võimsustegur
Näivvõimsuse ja faasinihkenurga ϕ kaudu on võimsuse avaldisteks
Võimsustegur cos ϕ on oluline näitaja elektrienergia ülekandel. Generaatori võimsus, kui ta töötab nimipingel Un nimivooluga In on seda suurem, mida suurem on võimsustegur cos ϕ. Võimsusteguri suurus sõltub tarvititest. Tarviti vool on seda suurem, mida väiksem on tema võimsustegur ehk teisiti öeldes: cos ϕ vähenemisel tarviti vool kasvab. See vool saadakse generaatorist juhtmete kaudu. Sama kasuliku võimsuse juures väike võimsustegur cos ϕ suurendab voolu juhtmetes . Seepärast püütakse võimsustegur hoida lähedane ühele. Reaktiivvool on vältimatult vajalik enamlevinud vahelduvvoolumootorites – asünkroonmootorites – magnetvälja loomiseks. Niisuguse mootori võimsustegur sõltub oluliselt koormusest ning võib muutuda vahemikus cos ϕ = 0,1…0,3 tühijooksul kuni cos ϕ = 0,8…0,9 nimikoormusel. Induktiivvoolu vähendamiseks elektriliinides võib niisuguste mootoritega rööbiti ühendada kondensaatorid . Niisugust tegevust nimetatakse võimsusteguri parendamiseks.

Elektrimõõteriistad: Elektrimõõteriistade üldiseloomustus.Tööpõhimõte, konstruktsioon . Skaalad, märgid skaalal.
Elektrimõõteriistaks nimetatakse seadet , mille ülesandeks on mingi suuruse võrdlemine mõõtühikuga. Elektrimõõteriistad on tehnilised vahendid, millega teostatakse elektrimõõtmisi. Iga elektrimõõteriistaga võib otseselt mõõta vaid seda elektrilist suurust, milleks ta on konstrueeritud. Nii pole näiteks ampermeetriga võimalik vahetult mõõta pinget vooluringis või oommeetriga mõnesse tarbijasse juhitavat võimsust.
Enamik elektrimõõteriistu, näiteks ampermeetrid , voltmeetrid jm. näitavad elektrilise suuruse väärtust mõõtmise hetkel. Selliseid mõõteriistu nimetatakse analoog- ehk näidumõõteriistadeks.
Mõõteriistu, mis annavad mõõtmistulemuse diagrammi kujul või numbriliselt, nimetatakse registreerivateks mõõteriistadeks ehk meerikuteks.
Elektrimõõteriistadega mõõdetakse elektrilisi suurusi - voolutugevust, pinget, takistust, elektrivoolu võimsust, tööd (energiat) jm. Elektrimõõteriistade ja nendega ühendatud lisaseadiste abil saab mõõta ka mitteelektrilisi suurusi: temperatuuri, rõhk, kiirus, vedeliku nivoo jt.
Mõned mõõteriistad, näiteks elektriarvesti, näitavad mõõdetava suuruse summaarset väärtust teatud ajavahemikus. Neid mõõteriistu nimetatakse induktsioonmõõteriistadeks.
Mõõteriistu, mida kasutatakse elektriliste suuruste mõõtmiseks laboratooriumides, tööstuses, majapidamises, nimetatakse töömõõteriistadeks. Töömõõteriistu kontrollitakse täpsemate etalonmõõteriistadega.
Enamikku elektrimõõteriistu saab kasutada mõõtmiseks kas ainult alalisvoolu- või ainult vahelduvvooluringides. Kuid on olemas ka nn. universaalsed mõõteriistad, millega saab mõõta nii alalis - kui vahelduvvoolu või -pinget..
Skaala on mõõteriistal mõõdetava suuruse väärtuse kindlakstegemiseks. Peale skaala kantakse numbrilauale veel tingmärgid, mis annavad mõõteriista üksikasjaliku tehnilise iseloomustuse . Mõõteriista valimiseks ja mõõteriista õigeks kasutamiseks on neid tingmärke tarvis teada.
Mõõteriista numbrilauale kirjutatakse mõõteriista liik või liiki tähistav täht. Skeemidel tähistatakse mõõteriistu tähega, mida ümbritseb ring või kastike .
Numbrilauale märgitakse mõõteriistaga mõõta lubatud voolu liik (alalis-, vahelduvvool), mõõteriista süsteem, täpsusklass (täpsusklassi tähistavad numbrid ümbritsetakse mõnikord ringjoonega).

Mõõteriistade vead, täpsusklass. Omatarve.
• Suhtviga
Suhtviga on mõõteriista suhteline viga.
• Taandviga
Taandviga näitab, kui suure osa moodustab viga normeerivast väärtusest xnorm. Enamasti
on selleks mõõteriista skaala maksimaalne väärtus.
• Digitaalse mõõteriista viga
∆d = ±(0,5% reading + 2 digits)
See oli näide valemist absoluutse vea leidmiseks digitaalse mõõteriista korral. Tegelikkuses võivad arvud erineda valemis tooduist. Valemis tähistab rdg mõõterista näitu ja digits mõõterista ekraanil näidatavate numbrite väiksemait järku.
Täpsusklass on iga mõõteriista üks tähtsamaid parameetreid. Täpsusklass on karakteristik, mis määrab suurima lubatava põhivea, lisavea ja teisi täpsust mõjutavaid omadusi. Mõõteriista täpsusklass võib olla antud kolmel viisil: taandatud, absoluutse või suhtelise piirhälbena.
Taandatud piirhälbe kaudu defineeritakse täpsusklass järgmiselt:
Mõõteriista täpsusklass on mõõteriista suurim taandatud viga kasutuseloleva skaala piires:

Mõõteriistad on jaotatud kaheksasse täpsusklassi: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 ja 4,0. Kõige täpsemad on 0,05 täpsusklassi mõõteriistad. Esimese nelja täpsusklassi mõõteriistu kasutatakse laboratoorseteks mõõtmisteks. Tehnilisi mõõtmisi tehakse peamiselt 0,2; 0,5; 1,5 või 2,5 täpsusklassi mõõteriistadega.
Elektrimõõteriista otstarbe märkimiseks kirjutatakse tingmärgi sisse mõõdetava suuruse ühiku tähis vastavalt tabelile.

Elektromagnetiline mehhanism

Elektromagnetilise mõõtemehhanismi liikuv osa pöördub pooli läbiva voolu magnetvälja ja ferromagnetilise südamiku vastastikuse mõju tulemusena
Ferromagnetiline südamik tõmbub pooli läbiva voolu toimel pooli sisse ja selle tulemusena liikuv osa koos osutiga pöördub
Vastumomendi tekitab spiraalvedru
Elektromagnetilise mehhanismi pöörde-moment M = kI2 , milles

I - mähist läbiv vool
k - võrdetegur, mis oleneb pooli ja südamike kujust, nende vastastikusest asendist ja hälbest

Elektromagnetilised mõõtemehhanismid on kõige lihtsamad ja töökindlamad
Mehhanismid taluvad hästi ülekoormust
Puuduseks on suur omatarve, ebalineaarne skaala ja väike täpsus

Elektrodünaamiline mehhanism

Elektrodünaamilises mõõtemehhanismis tekib pöördemoment paigalseisvat pooli ja liikuvat pooli läbivate voolude magnetväljade vastastikusel mõjul
Pöördemoment alalisvoolu korral on

M = k1I1I2 , milles
I1 ja I2 - voolud mähistes
k1 - võrdetegur

Pöördemoment vahelduvvoolu korral on

M = kI1I2 cos ᴪ, milles
I1 ja I2 - voolud mähistes
k - võrdetegur
ᴪ - voolude I1 ja I2 vaheline faasinihe

Elektrodünaamiline mõõtemehhanism on väga tundlik väliste magnetväljade suhtes
Elektrodünaamilise mõõtemehhanismi eelisteks on näidu sõltumatus vooluliigist (alalis- või vahelduvvool) ja sagedusest
Kuna hälve sõltub ka vooludevahelisest faasinihkest saab seda mehhanismi kasutada kohtades, kus vajatakse faasitundlikkust (näiteks vattmeetrid)
Elektrodünaamilise mõõtemehhanismi puuduseks on suur omatarve ning tundlikkus ülekoormuse ja väliste magnetväljade suhtes

Magnetelektriline mehhanism

Liikuva osa pöördumine tekib püsimagneti magnetvälja ja mõõdetava voolu magnetvälja vastastikuse mõju toimel
Raamile mõjuv pöördemoment on

M = 2Fb/2, milles b on raami laius

Magnetelektriliste mehhanismide tundlikkus on suur (vool 0,01 μA osuti täishälve korral)
Magnetelektriliste mehhanismide omatarve on väike ( W)

Magnetelektrilise mehhanismid on küllalt täpsed mõõteriistad (täpsusklass 0,2; 0,1 ja ka 0,05)

Elektrimõõtmised. Voolu ja pinge mõõtmine. Ampermeetrid, šundid, voolutrafod.
Voolu mõõdetakse ampermeetriga, mis jadaühendatakse ahelasse. Ampermeetri takistus peab olema võimalikult väike, et pingelang ⧍ = I ja võimsuskadu ⧍= temas oleks väikesed.
Mõõteulatuse laiendamiseks rööpühendatakse ampermeetriga šunt, mis juhib osa mõõdetavad voolu riistast mööda.
,ning šundi takistus
Ampermeetrite mõõteulatust laiendatakse vahelduvvooluahelates spetsiaalsete voolutrafodega. Voolur on pöördvõrdelised mähiste keerdude arvudega
Pinget mõõdetakse voltmeetriga, mis rööpühendatakse tarviti või toiteallikaga. Voltmeetri mõõteulatuse laiendamiseks jadaühendatakse temaga eeltakisti .
, millest eeltakistus

Number mõõtevahendid
Mõõtevahend on mõõtmistel kasutatav teatud kindlate metroloogiliste omadustega tehniline vahend
mõõtmiste sooritamiseks kas üksi või koos lisaseadmetega. See on üldmõiste, mis haarab kõiki
tehnilisi vahendeid, mis hoiavad ja reprodutseerivad mõõtesuuruse ühikut: andurit ,
mõõtemuundurit, mõõturit ja arvestit kui ka mõõtu, etaloni, etalonainet ning keerukat mõõteseadet,-
komplekti ja -süsteemi.
модель измерения
Измерение
Познавательный процесс, заключающийся в экспериментальном сравнении измеряемой величины с некоторым ее значением принятым за единицу.
Средство измерения (СИ)
Техническое средство используемое для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики (мера, измерительный прибор, измерительный преобразователь, электроизмерительная установка, электроизмерительная информационная система).
Измерительный прибор
Средство измерения предназначенное для выработки сигналов измерительной информации в форме доступной для визуального восприятия наблюдателем.

Voltmeetrid, eeltakistid, pingetrafod
Voltmeeter on mõõteriist pinge mõõtmiseks. Voltmeeter ühendatakse mõõdetava objektiga rööbiti. Tagamaks, et voltmeeter ei mõjutaks mõõdetava seadme tööd peab voltmeetri sisetakistus olema võimalikult suur, ideaalis lõpmatu. Kaasaegsete multimeetrite sisetakistus voltmeetri režiimis on tüüpiliselt 10MΩ .
Eeltakisti on suure takistusega manganiintraadist keritud pool. Voltmeetri mõõtepiirkonna laiendamiseks kasutatakse eeltakisteid. Eeltakisti võib olla monteeritud ka voltmeetri sisse ning sel juhul on seadmel mõõtepiirkondade ümberlüliti. Kui eeltakisti on voltmeetrist eraldi, tuleb ta ühendada seadmega jadamisi. Eeltakisti korral tuleb skaalajaotise määramisel lähtuda pingest, millele on arvestatud eeltakisti.
Pingetrafo (inglise keeles voltage transformer, vene keeles трансформатор
напряжения ) on vahelduvvoolu mõõtetrafo, millel normaaltingimustel
Sekundaarpinge on proportsionaalne primaarpingega ja mähiste õigel
ühendamisel nende pingete vaheline faasinurk on nullilähedane. ( измерительный Трансформатор электрический, предназначенный для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях измерения и контроля.)

Võimsuse mõõtmine Mõõtmine alalisvooluahelas
Võimsus elektrotehnikas
Elektriseade kas muundab mingit liiki energiat elektrienergiaks (näiteks elektrigeneraator ) või siis elektrienergiat teist liiki energiaks (näiteks elektripliit soojuseks). Seadme elektrivõimsus väljendab ajaühikus toodetava või tarbitava elektrienergia hulka. Tarbiva elektriseadme ehk elektritarviti võimsust nimetatakse ka võimsustarbeks.
Elektrotehnikas eristatakse hetk-, aktiiv -, reaktiiv- ja näivvõimsust.

Hetkvõimsuseks (tähis p) nimetatakse pinge ja voolutugevuse hetkväärtuse korrutist.
Aktiivvõimsus (tähis P) on vahelduvvoolu hetkvõimsuse keskväärtus ühe perioodi kestel.
Reaktiivvõimsus (tähis Q) iseloomustab kiirust, millega energia salvestub reaktiivtakistusega elektriahelaelementidesse, näiteks kondensaatorisse ja induktiivpooli, samuti energiavahetust ahelaosade vahel.
Näivvõimsus (tähis S) on aktiiv- ja reaktiivõimsuse geomeetriline summa.

Aktiivtakistusega R elektritarviti võimsus P on arvutatav pinge U ja voolu I kaudu järmistelt:
Aktiivvõimsuse mõõtühik on vatt (tähis W), reaktiivvõimsuse ühik varr (tähis var) ja näivvõimsuse ühik voltamper (tähis V•A).
Võimsuse mõõtmine elektrotehnikas
Elektrivoolu võimsust mõõdetakse vattmeetriga. Kaudselt saab elektritarviti elektrilist võimsust mõõta ka voltmeetri ja ampermeetriga. Selleks tuleb ühendada voltmeeter seadmega rööbiti ning ampermeeter jadamisi. Näitude korrutamisel saadakse tulemuseks aktiivvõimsus, kui tarviti on aktiivtakistusega (näiteks elektriküttekeha)
Alalisvooluahela võimsuse saab määrata kaudsel meetodil, mõõtes voolu ja pinge ning leides korrutise P=UI.
Praktiliselt võib esineda kaks skeemi:
Alalisvooluringis võib võimsust mõõta voltmeetri ja ampermeetriga või elektrodünaamilise vattmeetriga.
Joonis 1. Suurte võimsuste mõõtmine voltampermeetri meetodil
Voltmeetri ja ampermeetri mõõtetulemuste põhjal arvutatakse võimsust valemiga
P=UI-I2RA ,
kus
U - voltmeetri näit, V (voltides)
I -ampermeetri näit, A (amprites)
RA - ampermeetri sisetakistus, Ώ (oomides)
Võimsuse arvutamisel peame arvestama sellega, et voltmeeter mõõdab ka ampermeetrile langevat pinget, mille väärtus sõltub tema sisetakistusest RA
Joonis 2. Väikeste võimsuste mõõtmine voltampermeetri meetodil
Voltmeetri ja ampermeetri mõõtetulemuste põhjal arvutatakse võimsust valemiga
kus
U - voltmeetri näit, V (voltides)
I -ampermeetri näit, A (amprites)
RA - ampermeetri sisetakistus, Ώ (oomides)
Võimsuse arvutamisel peame arvestama sellega, et ampermeeter mõõdab ka voltmeetri voolu, mille väärtus sõltub tema sisetakistusest RA.

Elektrodünaamiline vattmeeter vahelduvvooluahelas.
vattmeetril ühendatakse jämedast traadist ja väikese takistusega liikumatu pool (voolupool) ahelasse jadamisi nagu ampermeeter; peenest traadist ja suure takistusega liikuv pool (pingepool) rööpühendatakse nagu voltmeter. Vattmeetril on neli klemmi : vooluklemmid I*ja I ning pingeklemid U*ja U, kusjuures tärniga märgitud klemmid I* ja U* tuleb omavahel ühendada nii, et ühenduskoht jääb toiteallika poole. Voolumähise vool I1=I, (võrdub tarviti vooluga), pingemähise vool I2=U/R2 ning osuti hälve α=CI1I2=CI=C1UI=C1P on võrdeline alalisvoolu võimsusega.Vahelduvvoolu korral näitab osuti aktiivvõimsust P=UI. Vattmeetril on ühtlane skaala. On väga täpne(valmistatakse täpsusklassiga kuni 0,1), sest terasdetailide puudumine väldib jääkmagnetismist tingitud lisavead.

Võimsuse mõõtmine kolmefaasilistes ahelates.
Kolmejuhtmelises süsteemis mistahes koormusel võib kasutada kahte uhefaasilist vattmeetrit, mille voolumähised ühendatakse kahte ükskõik missugusesse juhtmesse ja pingemähiste lõpud kolmandasse juhtmesse. Süsteemi võimsuse leidmiseks tuleb vattmeetrite näidud liita: P=P1+P2. (Joonis 6.32)
Sama skeemi järgi on valmistatud kolmefaasiline kahesektsiooniline vattmeeter, mis näitav kogu süsteemi võimsust.

Takistuse mõõtmine Erineva suurusega takistuse mõõtmise eriküsimused.
on väga erineva väärtusega takistusi. Mõõteviisi valikuks liigitatakse takistused: 1. väikesed-alla 1Ω (lühikesed juhtmed , apermeetrid ja šundid, elektrimasinate mähised); 2. keskmised- 1...10000Ω; 3.suured- üle 10000Ω(halvad juhid ja isoleermaterjalid ).Keskmisi mõõdetakse oommeetritega. Kõige täpsemini mõõdetakse-mõõtesillaga. Spetsiaalmõõteriistade puudumisel võib keskmisi takistusi kaudselt mõõta volt-ja ampermeetriga.

Oommeetrid.
Oommeeter on mõõteriist elektrilise aktiivtakistuse otseseks mõõtmiseks. Tavaliselt mõõdetakse takistust alalisvoolu järgi, kuid mõnes elektroonilises oommeetris saab kasutada ka vahelduvvoolu. Oommeetril on sissemonteeritav või külgühendatav toitepatarei. Sellega on jadaühendatud sisseehitatud reostaat Re, magnetoelektriline mõõteriist R ja klemmid, mille külge ühendatakse mõõdetav takisti Rx. Oommeetril on pööratud skaala, mille null asub skaala lõpus.

Alalisvoolusillad.

Vahelduvvoolusillad. нету на эстонском.
Одинарные мосты постоянного тока.
Наибольшее распространение получил резистивный мост, называемый мостом Уитстона (рис.4.2). Резисторы R1 – R3 регулируются до тех пор пока, ток через НИ не станет равным нулю. При этом RX можно определить по формуле RХ = (R2/R1)R3. (4.8)

Рис. 4.2.

При измерениях постоянные резисторы R1 и R2 выбираются таким, чтобы чувствительность моста была максимальной. Уравновешивание моста осуществляется с помощью переменного резистора R3. Сопротивление Rо сначала включается в цепь для защиты нуль-индикатора, но для повышения чувствительности может быть закорочено с помощью переключателя S, когда равновесие достигнуто. Мост Уитстона используется для измерения сопротивлений резисторов с двумя зажимами в диапазоне 1 Ом – 100 Мом. Нижний предел измеряемых сопротивлений зависит от импеданса соединительных проводов и контактов. При измерении с мостом Уитстона обычно берут два отсчета при разных полярностях источника питания, а затем усредняют результат, исключая эффект термоЭДС. Класс точности одинарных резистивных мостов при измерении сопротивления до 100 кОм может достигать значения 0,05. При увеличении верхнего предела измерений до 1 Мом класс точности понижается до 0,5.
Рис. 4.3.
При измерении малых сопротивлений с помощью одинарных резистивных четырехплечих мостов на результат измерения существенное влияние оказывают сопротивления контактов и соединительных проводов, суммируемые с измеряемым сопротивлением. Погрешность, вносимая этими сопротивлениями, может быть очень большой. Для уменьшения этого влияния используется четырехзажимное включение (рис. 4.3). В этом случае сопротивление провода от RX к зажиму 2 входит в плечо с сопротивлением R3, а сопротивление провода от RX к зажиму 4 – в плечо с сопротивлениемR2. Сопротивления R3 и R2 значительно больше сопротивлений проводов. Сопротивления прово-дов от зажимов RX к зажимам 1 и 3 входят в сопро-тивления диагоналей моста и на равновесие моста не влияют.
32.Mahtuvuse ja induktiivsuse mõõtmine.
Induktiivsuse ja mahtuvuse mõõtmiseks kasutatakse LCR-meetreid, mis baseeruvad mikroprotsessoritel, ning võimaldavad mõõta nii mahtuvust, induktiivsust kui ka takistust. Oma spetsiifilisuse ja keerukuse tõttu on need mõõteriistad üpriski suure maksumusega.
LCR-meetri puudumisel on võimalik mõõta induktiivsust ja mahtuvust volt- ampermeetri meetodil, mis aga ei taga suurt täpsust.

Induktiivsuse mõõtmine vahelduvvooluga

Induktiivsust tähistatakse "L" ning mõõtühikuks on henri
Pooli induktiivsuse mõõtmiseks kasutatakse volt- ampermeetri meetodit. Selle meetodi puhul vahelduvvoolu pingekõver ei tohi erineda sinusoidist.
Mõõtes pinge ja voolu, saab määrata pooli näivtakistuse z.
Teiselt pool teame, et
; ,
kust:
XL - induktiivtakistus
z - näivtakistus
L - induktiivsus

Mahtuvuse mõõtmine

Mahtuvust tähistatakse "C" ning mõõdetakse faradites.
 Kondensaatori mahtuvuse mõõtmiseks kasutatakse volt- ampermeetri meetodit. Selle meetodi puhul vahelduvvoolu pingekõver ei tohi erineda sinusoidist.
XC- mahtuvustakistus
33.Isolatsioonitakistuse mõõtmine
Märkusi isolatsioonitakistuse mõõtmise kohta
Seadme või liini isolatsioonitakistus võib kergesti muutuda ning seepärast tuleb isolatsiooni korrasolekut kontrollida kogu kasutusaja jooksul.
Isolatsiooni mõõtmisel võib esineda kaks juhtu. Esimesel ja levinumal neist on seade või liin pingevaba . Teisel on seade või liin pingestatud tööpingega.
Pingestamata elektriseadme isolatsioonitakistuse mõõtmine
Pingestamata elektriseadme või liini isolatsiooni takistuse mõõtmiseks, kasutatakse megaoommeetrit.
Joonisel on antud megaoommeetri ühendusskeem kahejuhtmelise süsteemi juhtme "A" isolatsioonitakistuse mõõtmiseks maa suhtes.
Megaoommeetri üks klemm ühendatakse juhtmega, teine maaga. Skeemist selgub , et mõõtetulemuse määrab mitte ainult juhtme "A" isolatsioonitakistus maa suhtes Ra, vaid kahe paralleelharu kogutakistus . Ühe haru takistuse moodustab takistus Ra, teise järjestikühenduses takistused Rab ja Rb.
Kuigi mõõtetulemus ei kajasta mõõdetava isolatsioonitakistuse suurust, võime siiski kindlad olla, et saadud takistus ΣR kõigil võimalikel Rab ja Rb väärtustel on väiksem juhtme Ra isolatsioonitakistusest. Seega võime väita, et juhtme "A" takistus ei saa olla leitud väärtusest väiksem.
Kolme- ja viiejuhtmelise süsteemi puhul, toimub mõõtmine analoogselt.
Kui isolatsioonitakistuse mõõtmisel tarbijad oleksid sisselülitatud, siis nad šunteeriks juhtmete "A" ja "B" vahelise isolatsiooni ning selle takistuse määramine oleks võimatu.
Pingestatud seadme isolatsioonitakistuse mõõtmine
Pingestatud seadme isolatsioonitakistuse mõõtmiseks alalisvoolul võib kasutada kahte voltmeetrit, mis on lülitatud vastavalt skeemile.
Korras isolatsiooni puhul näitab iga voltmeeter pool võrgupinget. Kui aga tekkib isolatsioonirike ning selle juhtme isolatsioonitakistus väheneb, siis selle juhtmega ühendatud voltmeetri näit väheneb, teise voltmeetri näit aga suureneb. Seletatav on see sellega, et kogutakistus esimese voltmeetri klemmidel väheneb, võrgupinge aga jaguneb võrdeliselt takistusega.

Kolmefaasilise võrgu isolatsiooni korrasolekut on võimalik kontrollida 3 voltmeetriga, mis on ühendatud juhtme ja maa vahele.
Kui kõigi juhtmete isolatsiooni on korras, näitab iga voltmeeter faasipinget. Juhul, kui ühe juhtme isolatsiooni seisukord halveneb, muutub selle juhtmega ühendatud voltmeetri näit väiksemaks. Samaaegselt suurenevad kahe ülejäänud voltmeetri näidud. Piirväärtusel, kui juhtme isolatsioonitakistus muutub nulliks, tõuseb pinge ülejäänud juhtmetel liinipingeni.

34Jadaühendus.

Jadaühendus on selline takistite (tarbijate) ühendusviis,mille puhul elektriahel moodustub üksteisega järjestikku ühendatud takistitest, Pilt1 .
Pilt1.Vooluring järjestikku ühendatud takistitega. Autori joonis.
Nagu näha ka skeemilt (Pilt 1) moodustub kogu pinge ehk klemmipinge ahelas U üksikute takistite pingelangude summast:

ΔU1+ΔU2+ΔU3+……+ΔUn = U, kus juures tuginedes Ohmis seadusele vooluringi osa kohta:

IR1 + IR2 + IR3 ?……+ IRn = U , jagades võrrandi mõlemaid pooli voolutugevusega I saame avaldise välisahela kogu summaarse takistuse kohta:

R = R1+R2+R3+…..+Rn

Nagu juba näitasime võrdub kogu vool jadaahelas vastavalt Ohmi seadusele vooluringi osa kohta klemmipinge ja välisahela summaarse takistuse suhtega:

I = U/I

35.Rööpühendus.

Rööpühenduse puhul on kõik takistid (tarbijad) ühendatud üksteisega paralleelselt ning nendele kõigile mõjub ühesugune klemmipinge, Pilt 2.
Pilt2.Takistite rööpühendus.Aiutori joonis.
Kuna klemmipinge ahelas on võrdne ja ühesugune iga ahela takisti R1, R2, R3….,Rn jaoks, siis vastavalt Ohmi seadusele tekitab see pinge U voolu igas harus:

U = I1R1 = I2R2 = I3R3 =…….=InRn

Kogu vool ahelas I on aga kõikide haruvoolude I1,I2,I3……, In summa:

I = I1 + I2 + I3 +…..+ In

See tuleneb Kirchhoffi esimesest seadusest: sõlme suubuvate voolude summa on võrdne sealt väljuvate voolude summaga.
Kokkuvõtlikult saab välja tuua avaldise summaarse kogu välisahela takistuse kohta rööpühenduse puhul:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +…….+ 1/Rn

Nagu näha liituvad rööpühenduse puhul üksikute harutakistuste pöördväärtused, andes summaarselt ahela kogutakistuse pöördväärtuse. Teades aga varasemast , et takistuse pöördväärtus on juhtivus (tähistatakse G, mõõdetakse siimensites, S ), siis saame anda sellele avaldisele ka lihtsama kuju:

G = G1 + G2 + G3 +….+Gn

Olgu siinjuures toodud lihtsustatud arvutuseeskiri puhuks, kui ahelas on ainult kaks takistit ning nad on omavahel võrdsed:

R = R1R2 /(R1+R2)

36. Resonants elektriahelates. Resonantsi mõiste. Resonants jadaahelas. Resonants rööpahelas.
RESONANTS
Rääkides resonantsist vahelduvvoolu ahelas, saame rääkida kahest erinevat resonantsist: pingeresonants ja vooluresonants . Need resonantsid toimuvad erinevates ahelates, teatud kindlatel tingimustel ning loomulikukt peab olema täidetud resonatsi tingimus.

Pingeresonants.

Pingesresonats on pooli ehk induktiivsust ja kondensaatorit ehk mahtuvust sisaldavas vahelduvvoolu jadaahelas, kus reaktiivtakistus on null.

Vooluresonants.

Vooluresonants on nähtus, mis võib esineda vahelduvvoolu rööpahelas, kui ühes harus on kondensaator ja teises harus pool.
Resonantsinähtused elektriahelates
Et induktiiv - ja mahtuvustakistused võivad teineteist vastastikku kompenseerida, on võimalikud juhtumid , mil reaktiivelemente sisaldava ahela ekvivalentne reaktiivtakistus võrdub nulliga ning ahela vool on faasis selle ahela klemmipingega, s.o ahel tervikuna võetult käitub nagu aktiivtakistus.
Kui ahelas, mis sisaldab reaktiivtakistusi, on vool pingega faasis, siis esineb resonant
Resonants RLC-jadaahelas
Jadaahelas on reaktiivtakistus induktiivtakistuse ja mahtuvusliku takistuse vahe. Resonants tekib ahelas, kui ω2LC = 1. Resonantsi olukorras on ahela takistus vähim ja vool suurim. Pinged induktiivtakistusel ja mahtuvuslikul takistusel võivad olla suuremad kui ahela klemmipinge. Jadaahelas tekkivat resonatsi nimetataksegi pingeresonatsiks.
Resonatsi korral jadaühenduse juhtimil magnetväli ja elektriväli vahetavad pidevalt vastastikku energiat.
Resonants GLC-rööpahelas
Rööpahelas on reaktiivjuhtivu induktiivjuhtivuse ja mahtuvusliku juhtivuse vahe. Resonants tekib ahelas, kui ω2LC = 1. Resonatsi olukorras on ahela juhtivus vähima väärtusega ja samuti on vool hargnemata osas vähima suurusega. Rööpahelate voolud võivad olla hargnemata osa voolust suuremad. Rööpahelas tekkivat resonatsi nimetataksegi vooluresonatsiks.
37.38. Kolmefaasilised vahelduvvooluahelad. Kolmefaasiline süsteem tähtühenduses. Kolmefaasiline süsteem kolmnurkühenduses.

http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/1114/materjalid.zip/kolmfaasi.html

Tarbijate tähtühendus.

Kolmnurkühendus – iga faasi takistus ZAB, ZBC ja ZCA ühendatakse vahetult vastavate liinijuhtmetega. Kuna iga faasitakistus lülitatakse siin liinipingele, siis tuleb liinipinget käsitleda kui tarbija faasipinget Ul=Uf. Faasivoolud tarbijates arvutame tavaliselt sümbolkujul:
Faasipoolude positiivsed suunad valitakse punktist A punkti B, jne.Liinivoolude positiivseteks suundadeks loetakse suunda G-lt tarbijale. Kirchoffi esimese seaduse põhjal võime punkti A kohta kirjutada: . Analoogselt punktide B ja C kohta:
Seega liinivoolu vektor leitav vasta-vate faasivoolude vektorite vahena.
Tarbijate üksikute faaside võimsused arvutatakse järgmiste valemitega:
40. Tarbijate kolmnurkühendus
Tähtühendus – kolm tarbijat takistustega zA, zB ja zC ühendatud liinijuhtmete ja neutraaljuhi vahele. Neutraaljuht tagab üksikute tarbijate klemmipinge ja generaatori faasipinge võrdsuse. Nii jäävad töötingimused sellisteks, nagu nad on 1f –s ahelas. Voolud liinijuhtmetes on võrdsed vooluga tarbijates. Voolud tarbijates arvutatakse järgmiselt: . Vool nulljuhtmes on Kirchhoffi esimese seaduse kohaselt võrdne faasivoolude geomeetrilise summana: .
Võimsuse arvutus:

Kolmefaasilised mittesümmeetrilised tarbijad.

Elektrimasinad .
Elektrimasina tööpõhimõte
Energia muundamiseks magnetvälja vahendusel kasutatakse elektrimasinat.
Mehaanilist energiat muundatakse elektrienergiaks elektrigeneraatoris. Generaator pannakse pöörlema enamasti mitteelektrilise jõumasinaga, näiteks auru- hüdro- või gaasiturbiiniga, sisepõlemis- või diiselmootoriga. Selle jõu mõjul tekib magnetväljas liikuvas juhis elektrivool.
Elektrienergia muundatakse mehaaniliseks energiaks elektrimootoris. Mootori tööpõhimõte on vastupidine : magnetväljas asuvale vooluga juhtmele mõjub jõud, mis paneb selle juhtme liikuma. Mootor paneb tööle töö pingi , mehhanismi või masina.
Elektrimasinaid liigitatakse vooluliigi järgi
• alalisvoolumasinad
• vahelduvvoolumasinad
viimaseid omakorda tööpõhimõtte järgi
• asünkroonmasinad
• sünkroonmasinad
Energia muundamine elektrimasinas on paratamatult seotud kadudega. Kaod tekivad
• voolu kulgemisel läbi mä hise juhtme, kus tekib mittesoovitav soojus . Seda kadu tuntakse kui vaseskadu . Vaseskadu on võ rdeline voolutugevuse ruuduga ja juhi takistusega pCu =I2r
• magnetsüdamikus ajaliselt muutuva magnetvälja toimel hüstereesist ja pöörisvooludest tekkiva soojusena. Seda kadu tuntakse kui rauaskadu (ka teraseskadu). Rauaskadu on seda suurem, mida suurem ja massiivsem on magnetsü damik , mida suurem on magnetsüdamiku materjali hüstereesisilmuse pindala ja mida suurem on ümbermagneetimise sagedus
• masinaosade ja õhu vahelisest hõõrdest – ventilatsioonikadu
•hõõrdest laagrites – hõõrdekadu
Kadude tõttu on elektrimasina kasulik võ imsus võllil P2 alati vä iksem kui elektrivõrgust tarbitav võimsus P1. Nende omavahelist suhet iseloomustab masina kasutegur η (kreeka väiketäht eeta) η=P2/P1
Elektrimasina kasutegur on enamasti vahemikus 0,7...0,9. Kasutegur sõltub masina tüübist ning on seda suurem, mida suurem on masin, küündides väga suurtes masinates isegi üle 0,98. Väikeste, alla 10 W võimsusega masinate kasutegur on aga alla 0,5.
Kasutegur sõltub ka masina koormusest. Kaod kasvavad koormuse suurenemisel . Koos sellega suureneb ka soojenemine. Elektrimasina lubatava koormuse määrabki tavaliselt soojenemise lubatav piir, harvem mingi osa mehaaniline tugevus või voolutihedus liugkontaktil. Seepärast on väga oluline luua soojuse ärajuhtimiseks head jahutus- tingimused.

Transformaatorid.
Transformaator ehk trafo on elektromagnetilisel induktsioonil põhinev staatiline (liikuvosadeta) energiamuundur, mis võimaldab muuta vahelduvpinget ja vastavalt vahelduvvoolu, seejuures ilma sagedust muutmata.
Trafo üldtingmärk
Terassüdamikuga trafo tingmärk
Trafo tingmärk ühejooneskeemis
Trafo ehituspõhimõte
Ehitus ja talitlus
Trafo põhiosad on mähised ja südamik. Südamik moodustab magnetahela ja mähised elektriahelad . Lihtsaim trafo koosneb ferromagnetilisest südamikust ning kahest vasktraadist keritud mähisest ‒ primaarmähisest ja sekundaarmähisest. Muundatava vahelduvvoolu energia antakse primaarmähisesse, millest see siirdub sekundaarmähisesse mähistevahelise vastastikuse induktsiooni vahendusel: primaarmähises kulgev vahelduvvool tekitab südamikus perioodiliselt muutuva magnetvoo, mis indutseerib sekundaarmähises vahelduva elektromotoorjõu. Kui sekundaarmähis ühendada energiat tarbiva elektriahelaga, läbib seda elektrivool.
Sekundaarmähises kujuneva pinge ‒ sekundaarpinge ‒ suuruse määrab mähiste keerdude arvu suhe. Ideaalse (energiakadudeta) trafo korral võrdub primaarpinge ja sekundaarpinge suhe primaar - ja sekundaarmähise keerdude arvu suhtega n, mida nimetatakse ülekandesuhteks:
kus N_1 ja N_2 on vastavalt primaar- ja sekundaarmähise keerdude arv; U_1 ja U_2 ‒ primaarpinge ja sekundaarpinge; I_1 ja I_2 ‒ primaarvool ja sekundaarvool.
Ideaalne trafo
kus
P1 – trafosse siseneva võimsuse hetkväärtus,
P2 – trafoga muundatud võimsuse hetkväärtus.
Reaalse trafo energiakaod ja kasutegur
Reaalses trafos tekivad võimsuskaod mähistes ja südamikus. Mähistes tekivad vaseskaod ja südamikus rauaskaod. Kaovõimsusest tingitud kaoenergia muundub trafos soojuseks. Vaseskao võimsust väljendab valem
kus
I1 ja I2 – voolud primaar- ja sekundaarmähises,
r1 ja r2 – nende mähiste aktiivtakistused.
Trafo kasutegur: kus
‒ primaaraarvõimsus;
‒ sekundaarvõimsus;
‒ vaseskao ja rauaskao summa.

Asünkroonmootorid.
Asünkroonmootori ehitus:
Asünkroonmootori põhiosadeks on staator (paigalseisev osa) ja rootor (pöörlev osa). Asünkroonmootorid jagunevad ehituselt kaheks tüübiks , mis erinevad teineteisest ainult rootori ehituselt – lühisrootoriga ja faasirootoriga mootoriteks. Viimaseid nimetatakse ka kontaktrõngastega mootoriteks. Joonistel on on näidatud lühisrootoriga asünkroonmootori ehitus.
Kolmefaasiline asünkroonmootor on levinuim vahelduvvoolul töötav elektrimootor maailmas. Seda oma lihtsa ehituse, kerge hooldamise ja suheteliselt madala hinna tõttu. See masin võib töötada nii mootori kui generaatorina, mootori puhul on staatormähise ülesandeks pöörleva magnetvälja tekitamine. Asünkroonmootor on oma nime saanud selle järgi, et rootori pöörlemiskiirus erineb magnetvälja pöörlemiskiirusest ehk sünkroonkiirusest.
Staatorimähisest, täpsemini öeldes, tema poolusepaaride arvust, sõltub mootori pöörlemis- kiirus.
Magnetvälja pöörlemiskiirus (seda nimetatakse ka sünkroonkiiruseks) ω0 sõltub nii sagedusest f kui ka poolusepaaride arvust p:

Alalisvoolumootorid.
Alalisvoolumasin võib töötada nii mootorina kui ka generaatorina. Seega on alalisvoolumasinale iseloomulik pööratavuse omadus. Kui viimane lülitada alalisvooluvõrku, siis ergutus- ja ankrumähist läbib vool ning ankur hakkab pöörlema. Ergutus- ja ankrumähise poolt moodustatud magnetväljade vastastikuse mõju tulemusena hakkab mootori rootor pöörlema, kuna ankrumähisele mõjub elektromagnetiline moment M. See moment ei ole pidurdav , nagu on alalisvoolugeneraatoris, vaid on pöörav.
Alalisvoolumootorile rakendatud klemmipinge tasakaalustatakse ankrumähise pöörlemisel temas indutseeritud vastuelektromotoorjõu ja ankruahela kogutakistusel tekkiva pingelangu poolt. Ankruahelas indutseeritud elektromotoorjõudu nimetatakse vastuelektromotoorjõuks, kuna ta toimib vastassuunaliselt mootorile rakendatud pingele. Oma iseloomult ei erine see elektromotoorjõud elektromotoorjõust, mis indutseeritakse generaatori ankrumähises.
Alalisvoolumootorid on kasutusel elekterveonduses ja mitmesuguste tööpinkide ajamites nende kiiruse lihtsa reguleeritavuse pärast, samuti autodes (käiviti, ventilaatorid , klaasipühkija ja klaasipesuri mootor).
Ergutusviiside järgi liigitatakse alalisvoolumootireid (joonis 1):

rööpergutus – ehk haruvoolumootor (joonis 1.a.) Ergutusmähis on rööpühendatud ankrumähisega. Võrgust võetav vool Ie moodustab 1...7 protsenti voolust I .

Jadaergutus- ehk peavoolumootor (joonis 1.b.). Ergutusmähis on ankrumähisega jadaühendatud ning kogu ankruvool läbib ka ergutusmähist.

Liitergutus - ehk kompaundmootoril (joonis 1.c.) asuvad ühistel poolustel kaks ergutusmähist, millest üks on ankrumähisega jadamisi, teine rööbiti.
Magnetvälja pöörlemiskiirus (seda nimetatakse ka sünkroonkiiruseks) ω0 sõltub nii sagedusest f kui ka poolusepaaride arvust p:

.DOC Laadi alla originaalfail 34 lk · .doc · 86 allalaadimist

50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.

~ 34 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2015-11-08 Kuupäev, millal dokument üles laeti

86 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

toriviktoria Õppematerjali autor

Elektrotehnika elektroonika Elektrilaeng Elektriväli Alalisvool Ohmi seadus

Sarnased õppematerjalid

docx

Elektrimõõtmised

Tallinna Polütehnikum Energeetika ja automaatika osakond ELEKTRIMÕÕTMISED 2012 Tallinn Sisukord Mõõtmismeetodid...................................................................................................................3 Mõõtevead...............................................................................................................................4 Mõõtetulemuse absoluutne viga ........................................................................................4 Mõõtetulemuse suhteline viga ...........................................................................................5 Mõõteriista taandatud viga ................................................................................................7 Mõõteriista täpsusklass .....................................................................................................8 Mõõteriistade klassifikatsioon.............................................

elektrimõõtmised

docx

Elektrotehnika eksami kordamisküsimused

Elektrotehnika eksami kordamisküsimused 1. Seadused alalisvooluringis a)Takistite jadaühendus Takistite jadaühenduse korral on ühenduse otstele rakendatud pinge võrdne üksikute takistuste pingete summaga. U=U1+U2+...+Un Voolutugevus on kõigil takistitel sama. I=const. Kogutakistus jadaühenduse korral võrdne üksiktakistuste summaga. R=R 1+R2+...+Rn b)Takistite rööpühendus Takistite rööpühenduse korral on pinge igal takistusel sama. U=const. Voolutugevus ühenduse otstel on võrdne takistusi läbivate voolude summaga. I=I1+I2+...+In Rööpühenduse korral on kogutakistuse pöördväärtus võrdne üksikute takistuste pöördväärtuste summaga. 1/R=1/R1+1/R2+...1/Rn. Kui kõik takistused on samad, siis kogutakistus R=R1/n (n – takistuste arv). c)Ohmi seadus Vooluahelat läbiva voolu tugevus on võrdeline selle lõigu otstele rakendatud pingega ja pöördvõrdeline lõigu takistusega. I=U/R Suletud mittehargnevas vooluringis on voolu tugevus võrdeline

Elektrotehnika1

doc

Elektrotehnika

Elektrotehnika ja elektroonika 1. Elektrivälja potentsiaal, pinge, elektromotoorjõud. Elektrivälja punkti potentsiaal on mingisse punkti paigutatud positiivse ühiklaengu q potentsiaalne energia, mis tekib, sest ta võib hakata väljajõu mõjul liikuma, mille puhul see jõud teeb tööd. Pinge elektrivälja kehe punkti vaheline pinge on suurus, mida mõõdetakse tööga, mis kulub positiivse ühiklaenug ühest punktist teise üleviimiskeks. U=A/q Elektromoroorjõud on mitteelektrivälja mööduks; toiteallika kogupinge. Elektromotoorjõud on töö, mida teevad vooluallikas toimivad kõrvaljõud ühikulise laengu (1 C) üleviimisel. Elektromotoorjõud on võrdne potentsiaalide vahega vooluallika klemmidel välise ahela puudumisel. 2. Elektrivool: ühik, suund, valem Elektrivool on elektrilaengute suunatud liikumine. Voolu suunaks loetakse positiivselt laetud aineosakeste suunda, ehk elektroonide liikumise vastassuunda. Ühik= 1A; valem:

Laeva elektriseadmed

doc

Elektriahelad ja elektroonika alused. Eksami materjal

Kordamisküsimused 1. Siinuskõveraid iseloomustavad suurused 2. Siinusvoolu hetkväärtus, efektiivväärtus ja amplituudväärtus. 3. Võimsustegur ja selle parendamine. Seda, kui suure osa moodustab aktiivvõimsus näivvõimsusest, näitab võimsustegur P cos = . S 4. Resonantsinähtus elektriahelates. Kui induktiiv- ja mahtuvustakistused on võrdsed. 5. Vahelduvvoolu võimsus. Vahelduvvoolu tugevuse efektiivväärtuseks nimetatakse sellise alalisvoolu tugevust, mille korral aktiivtakistusel eraldub vaadeldava vahelduvvooluga võrreldes ühesugune võimsus. Aktiivvõimsuseks nimetatakse vahelduvvooluahelas aktiivtakistusel eralduvat võimsust. 6. Magnetväli. Magnetvaljaga on tegemist pusimagneteid ja vooluga juhet umbritsevas keskkonnas. Magnetvalja kujutatakse magnetvalja joujoontega, mis on alati kinnised. Pusimagnetite ja ka elektromagnetite puhul on magnetvalja joujooned suunatud valjaspool magnetit pohjast lounasse ja sees vastupidi. Magnetvälja suund m

Elektriahelad ja elektroonika alused

138

pdf

Elektrotehnika alused

ELEKTROTEHNIKA ALUSED Õppevahend eesti kutsekoolides mehhatroonikat õppijaile Koostanud Rain Lahtmets Tallinn 2001 Saateks Raske on välja tulla uue elektrotehnika aluste raamatuga, eriti kui see on mõeldud õppevahendiks neile, kes on kutsekoolis valinud erialaks mehhatroonika. Mehhatroonika hõlmab kõike, mis on vajalik tööstuslikuks tehnoloogiliseks protsessiks, ning haarab endasse tööpingi, jõumasinad ja juhtimisseadmed. Toote valmistamiseks kasutatakse tööpingis elektri-, pneumo- kui ka hüdroajameid, protsessi juhitakse arvuti ning elektri-, pneumo- ja/või hüdroseadmetega. Mida peab tulevane mehhatroonik teadma elektrotehnikast

Mehhatroonika

doc

Elektrotehnika ja elektroonika

Elektrotehnika ja elektroonika 1. Elektrivälja potentsiaal, pinge, elektromotoorjõud. Elektrivälja punkti potentsiaal on mingisse punkti paigutatud positiivse ühiklaengu q potentsiaalne energia, mis tekib, sest ta võib hakata väljajõu mõjul liikuma, mille puhul see jõud teeb tööd. Pinge – elektrivälja kehe punkti vaheline pinge on suurus, mida mõõdetakse tööga, mis kulub positiivse ühiklaenug ühest punktist teise üleviimiskeks. U=A/q Elektromoroorjõud on mitteelektrivälja mööduks; toiteallika kogupinge. Elektromotoorjõud on töö, mida teevad vooluallikas toimivad kõrvaljõud ühikulise laengu (1 C) üleviimisel. Elektromotoorjõud on võrdne potentsiaalide vahega vooluallika klemmidel välise ahela puudumisel. 2. Elektrivool: ühik, suund, valem Elektrivool on elektrilaengute suunatud liikumine. Voolu suunaks loetakse positiivselt laetud aineosakeste suunda, ehk elektroonide liikumise vastassuunda. Ühik= 1A; valem

Elektrotehnika ja elektroonika

docx

Elektriahelad ja elektroonika alused eksami kordamisküsimuse

1. Siinuskõveraid iseloomustavad suurused on, voolu hetkväärtus i = Imsin(t+0) kus Im on voolu ampliduut vääryus ja on ringsagedus antud hetkel, 0 algfaas ehk algfaasinurk on elektriline nurk (psi), mis on möödunud perioodi algusest vaatluse alghetkeni, mida tähistab teljestiku nullpunkt. 2. Siinusvoolu hetkväärtus, efektiivsus ja ampliduutväärtus. Siinusvoolu hetkväärtus - i = Imsin(t+0), kus Im on voolu ampliduut vääryus ja on ringsagedus antud hetkel, 0 algfaas ja t on aeg. Muuruva suuruse väärtus mingil hetkel nim. hetkväärtuseks ja seda tähistatakse tähistatakse väiketähega. Siinusvoolu efektiivsus on võrdne niisuguse alalisvooluga, mis samas takistis sama aja jooksul eraldab vahelduvvooluga võrdse soojushulge. Efektiivväärtus kujutab siinussuuruse korral ruutkeskmist väärtust amplituudväärtusest : Siinusvoolu amplituudväärtus Perioodiliselt muutuva suuruse suurimat hetkväärtust nimetatakse maksimaal

Elektriahelad ja elektroonika alused

doc

Elektrotehnika põhipunktid

1.1.elektriväli; elektrilaengud; coloumbi seadus Elektriväli- on elektrilaengu poolt tekitatud ruumis leviv pidev väli ja mis mõjutab ruumis paiknevaid teisi elektrilaenguid. (tekib liikumatu elektrilaengu ümber) Elektrilaengud- positiivne laeng ja negatiivne laeng. Samanimelised laetud kehad tõukuvad, erinimelised kehad tõmbuvad. Coulombi seadus- kahe punktlaengu vaheline jõud mistahes isoleerivas keskkonnas on võrdeline laengute korrutisega ja pöördvõrdeline keskkonna absoluutse dielektrilise läbitavusega ning laengutevahelise kauguse ruuduga. F=Q1 *Q2 /r² *K 2.Magnetvoog On füüsikaline suurus, mis näitab magnetvälja suutlikkust läbida vaadeldavat pinda. Tähis on Fii Magnetvooks läbi väljaga ristioleva pinna nim. Vootiheduse B ja pindala S korrutist. =B*S Kui väli on pinna suhtes kaldu, siis leitakse vootiheduse vektori B normaalkomponent =B*S järgi magnetvoog =B*S=BS*cos 3.Generaatormähiste ja tarvitite kolmnurkühendus Esimese faasimähise lõpp x ü

Elektrotehnika

Rohkem sarnaseid