Prowadzący zajęcia. dr inŝ. Ryszard MAŃCZAK

Elektrotechnika

Prowadzący zajęcia dr inŝ. yszard MAŃCZAK POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Maszyn oboczych i Transportu Instytut Maszyn oboczych i Pojazdów Samochodowych Zakład Pojazdów Samochodowych i Transportu Drogowego Hala H2 (A16) / 10 c tel. 61 665 2790 email: ryszard.manczak@put.poznan.pl konsultacje: bieŝące informacje na stronie internetowej www.fwmt.put.poznan.pl Elektrotechnika 2

Kontakt Elektrotechnika 3

opracowanie: dr inŝ. J. Kowalczyk Elektrotechnika 8

Plan zajęć Wykłady: 1. 08 październik 2014 r. : (godziny rektorskie) 2. 22 październik 2014 r. : W1 (dr inŝ.. Mańczak) 3. 05 listopad 2014 r. : W2 (dr inŝ.. Mańczak) 4. 19 listopad 2014 r.: W3 (dr inŝ.. Mańczak) 5. 03 grudzień 2014 r.: W4 (dr inŝ.. Mańczak) 6. 17 grudzień 2014 r.: W5 (dr inŝ.. Mańczak) 7. 14 styczeń 2015 r.: W6 (dr inŝ. J. Kowalczyk) 8. 28 styczeń 2015 r.: W7 (dr inŝ. J. Kowalczyk) Materiały z zajęć dostępne na stronie internetowej w postaci pliku PDF Elektrotechnika 9

Plan zajęć Wykłady: 1. Podstawowe wielkości i zjawiska elektryczne (W1) 2. Obwody prądu stałego (W2, W3) 3. Obwody elektryczne prądu sinusoidalnie zmiennego (W4, W5) 4. Maszyny elektryczne (W6, W7) Elektrotechnika 10

Plan zajęć Laboratoria: Elektrotechnika 11

Prowadzący zajęcia dr inŝ. yszard MAŃCZAK dr inŝ. Jakub KOWALCZYK mgr inŝ. Agnieszka KUPIEC mgr inŝ. Dariusz ULBICH Elektrotechnika 12

Zasady uczestnictwa w zajęciach 1. Wykłady: obecność nieobowiązkowa ocena końcowa średnia waŝona: kolokwium (95%), obecności (5 %) 7 obecności 5,0 6 obecności 4,5 5 obecności 4,0 4 obecności 3,5 3 obecności 3,0 2. Laboratoria: obecność obowiązkowa ocena końcowa średnia arytmetyczna ocen składowych 3. Przedziały ocen 4,61-5,00 5,0 4,26-4,60 4,5 3,76-4,25 4,0 3,26-3,75 3,5 2,76-3,25 3,0 2,75 i mniej 2,0 Elektrotechnika 13

Literatura Opydo W., Kulesza K., Twardosz G.: Urządzenia elektryczne i elektroniczne. Przewodnik do ćwiczeń laboratoryjnych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2002. Opydo W: Elektrotechnika i elektronika dla studentów wydziałów nieelektrycznych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2012. Osiowski J., Szabatin J.: Podstawy teorii obwodów. WNT, Warszawa, 1998. Elektrotechnika 14

Ankieta końcowa Elektrotechnika 15

Obwody elektryczne prądu stałego

Obwody elektryczne prądu stałego Obwód elektryczny słuŝy do przekazywania energii ze źródeł do odbiorników Element obwodu elektrycznego to część obwodu niepodzielna pod względem funkcjonalnym bez utraty cech charakterystycznych Element aktywny obwodu element zdolny do wytwarzania energii elektrycznej (źródło napięcia, źródło prądu) Element pasywny obwodu element zdolny do odbierania energii elektrycznej i ewentualnego jej magazynowania Gałąź zbiór elementów połączonych ze sobą tak, Ŝe na zewnątrz wyprowadzone są tylko dwa zaciski Elektrotechnika 17

Obwody elektryczne prądu stałego Węzeł miejsce połączenia co najmniej trzech gałęzi Oczko (kontur obwodu) zbiór gałęzi połączonych tak, Ŝe tworzą one drogę zamkniętą dla prądu, a usunięcie jednej z gałęzi powoduje, Ŝe drogi zamkniętej nie ma Połączenie szeregowe gałęzi przez wszystkie elementy płynie ten sam prąd Połączenie równoległe gałęzi wszystkie elementy znajdują się pod tym samym napięciem Oznaczenia elementów na schematach elektrycznych Elektrotechnika 18

Obwody elektryczne prądu stałego Elektrotechnika 19

Obwody elektryczne prądu stałego Symbole graficzne źródeł napięcia: a)ogniwo elektrochemiczne b)bateria ogniw c)prądnica d)ogólny symbol źródła napięcia Elektrotechnika 20

Obwody elektryczne prądu stałego Prawo Ohma (sformułowane w 1823 r.) I = U/ ezystancja = (ρl)/s [Ω] ezystywność ρ [Ωm] Konduktancja G = 1/ [S] Konduktywność κ [S/m] Elektrotechnika 21

Obwody elektryczne prądu stałego Podział materiałów: Przewodniki klasy I najmniejsza rezystywność (rezystancja zaleŝy od geometrii) Przewodniki klasy II (elektrolity) Materiały izolacyjne Półprzewdoniki ZaleŜność rezystancji od czynników zewnętrznych: Temperatura wzrost temperatury-wzrost rezystancji Wilgotność (materiały higroskopijne), wzrost wilgotności-spadek rezystancji Ciśnienie (materiały sproszkowane), wzrost ciśnienia-spadek rezystancji Naświetlenie (selen, zw. jodu i zw. antymonu), wzrost naświetlenia-spadek rezystancji Pole elektryczne (tyrit, sylit), wzrost pola-wzrost rezystancji Pole magnetyczne (ferromagnetyki), wzrost pola-wzrost rezystancji Elektrotechnika 22

Obwody elektryczne prądu stałego Elementy liniowe elementy których parametry elektryczne ( np. rezystancja, pojemność, indukcyjność) nie zaleŝą od przepływającego przez nie prądu Elementy nieliniowe elementy nie spełniające warunku liniowości JeŜeli w obwodzie chociaŝby jeden element jest nieliniowy, wówczas cały układ jest takŝe nieliniowy Przykłady elementów nieliniowych: śarówka (opór włókna wolframowego zaleŝy od temperatury) Elementy prostownicze (rezystancja zaleŝy od kierunku prądu) Warystor rezystancja zaleŝna od napięcia, małe napięcie-duŝa rezystancja Elektrotechnika 23

Obwody elektryczne prądu stałego Połączenie elementu liniowego i elementu nieliniowego: Szeregowe, charakterystyka U=f(I) oraz I=f(U) ównoległe, charakterystyka U=f(I) oraz I=f(U) Pomiar rezystancji metodą techniczną: Układ do pomiaru duŝych wartości rezystancji układ z poprawnie mierzonym prądem Układ do pomiaru małych wartości rezystancji układ z poprawnie mierzonym napięciem Elektrotechnika 24

Obwody elektryczne prądu stałego Pomiar rezystancji metodą mostkową 1 = 2 4 3 Elektrotechnika 25

Obwody elektryczne prądu stałego Wypadkowa rezystancja (konduktancja) układu elementów połączonych: Szeregowo = 1 + 2 + + n Elektrotechnika 26

Obwody elektryczne prądu stałego Wypadkowa rezystancja (konduktancja) układu elementów połączonych: ównolegle G = G 1 + G 2 + + G n Elektrotechnika 27

Elektrotechnika 28 Uogólnione prawo Ohma Pierwsze prawo Kirchhoffa (dotyczy bilansu prądów w węźle obwodu) Drugie prawo Kirchhoffa (dotyczy bilansu napięć w oczku obwodu) Obwody elektryczne prądu stałego 0 1 = = n i I k = = = n k k m l E l U 1 1 = E I

Obwody elektryczne prądu stałego I + 1 + I2 + I4 = I5 I3 E 1 E3 + E2 = 1I1 4I 4 3I3 + 2I 2 Elektrotechnika 29

Obwody elektryczne prądu stałego zeczywiste źródło napięcia U = E w I Elektrotechnika 30

Obwody elektryczne prądu stałego Energia (praca) W = UI t [J] lub [Ws] Moc P = UI [W] Metody rozwiązywania (wyznaczania napięć i prądów) obwodów prądu stałego: Przekształcenia równowaŝne (transfiguracja): Połączenie szeregowe Połączenie równoległe Trójkąt Gwiazda, Gwiazda Trójkąt (taka sama liczba zacisków i taka sama rezystancja miedzy parą zacisków ) Metoda oczkowa Elektrotechnika 31

Obwody elektryczne prądu stałego Przekształcenie Trójkąt Gwiazda 1 = 12 12 + 23 31 + 31 2 = 12 12 + 23 23 + 31 3 = 12 23 + 23 31 + 31 Elektrotechnika 32

Elektrotechnika 33 Przekształcenie Gwiazda Trójkąt Obwody elektryczne prądu stałego 3 2 1 2 1 12 + + = 1 3 2 3 2 23 + + = 2 3 1 3 1 31 + + =

Obwody elektryczne prądu stałego Metoda oczkowa (metoda prądów cyklicznych, metoda Maxwella) : Zakłada się zwroty prądów oczkowych w oczkach obwodu Zgodnie z II prawem Kirchhoffa układa się równania dla poszczególnych oczek, uwzględniając spadki napięć spowodowane przepływem prądów oczkowych (takŝe w oczkach sąsiednich) Powstaje układ równań liniowych, w których niewidomymi są prądy oczkowe, przy czym liczba równańnjest równa liczbie prądów oczkowych (n=g-w+1) Ujemna wartość prądu oznacza, Ŝe rzeczywisty zwrot prądu oczkowego jest przeciwny do załoŝonego Elektrotechnika 34

Obwody elektryczne prądu stałego Metoda oczkowa E1 E2 = 1I I + 2I I + 4I I 2I II 4 E2 + E3 E4 = 2I II + 3I II + 5I II 2I I 5 E4 E5 = 4I III + 5I III + 6I III 4I I 5 I III I II I III Elektrotechnika 35

Elektrotechnika