Általános fogalmak
Villamos alapelvek animáltan és interaktívan megjelenítve: csúszkákkal módosítod a paramétereket, és azonnal látod a hatást. Nincsenek elszigetelt képletek — minden vizuális összefüggésben.
Alapmennyiségek és alkatrészek
Áramerősség (áram)
Az áram = az elektromos töltés átfolyása egy vezetőn
Áram I
8 A
1 A
1 C/s
I = Q / t
Az elektromos áram I = mennyi töltés (elektron) halad át másodpercenként egy vezetőn. I = Q/t; mértékegysége: amper (A); 1 A = 1 C/s. Növeld I-t → az elektronok gyorsabban áramlanak.
Feszültség
A feszültség = a potenciálkülönbség, amely „hajtja” az áramot (mint a víznyomás)
Feszültség U
12 V
1 V
1 J/C
A feszültség U = az elektromos potenciál különbsége két pont között; ez a „nyomás”, amely hajtja az áramot (hasonlat: a víz szintkülönbsége). Mértékegysége: volt (V); 1 V = 1 J/C.
Ellenállás
Akadályozza az áram folyását; állandó feszültségnél nagyobb R → kisebb áram
Ellenállás R
6 Ω
I = U/R
2.00 A
U
12 V
R = U / I = ρ · L / S
Az R ellenállás akadályozza az áramot. Állandó U mellett I = U/R (kétszeres R → fele akkora áram). R = ρ·L/S (a hosszal nő, a keresztmetszettel csökken). Mértékegysége: ohm (Ω). Az R-en átfolyó áram hőt termel: P = I²·R.
Teljesítmény
A másodpercenként felhasznált energia: P = U · I
Teljesítmény P
60 W
P = U · I · 1 W = 1 V · 1 A
A teljesítmény P = a másodpercenként felhasznált energia = a feszültség és az áram szorzata (az U×I terület). Mértékegysége: watt (W). Az izzó erősebben világít, ha P nő.
Ohm törvénye
Változtasd a feszültséget és az ellenállást; az áram gyorsabban vagy lassabban folyik
Áram I = U / R
2.00 A
Teljesítmény P = U · I
24 W
I = U / R · P = U · I
A részecskék gyorsabban áramlanak, ha az áram nagyobb. Kisebb R vagy nagyobb U esetén → I nő.
Teljesítményháromszög
Hogyan oszlik fel a látszólagos teljesítmény hatásos (P) és meddő (Q) részre a cos φ függvényében
Hatásos P
8.5 kW
Meddő Q
5.3 kVAr
Látszólagos teljesítmény S
10 kVA
P = S · cos φ (kW, hasznos) · Q = S · sin φ (kVAr, meddő) · S = √(P² + Q²) (kVA). Kisebb cos φ → több haszontalan meddő teljesítmény.
Frekvencia és periódus
Hány rezgést végez másodpercenként egy váltakozó feszültség
Frekvencia f
2 Hz
Periódus T = 1/f
0.50 s
A frekvencia (Hz) = a másodpercenkénti ciklusok száma; a periódus T = 1/f. A romániai hálózat: 50 Hz (T = 20 ms).
Induktivitás (Henry)
A tekercs ellenáll az áram változásának; a feszültség +90°-kal eltolt
U_L = L · di/dt · 1 H = 1 V·s/A
A tekercs energiát tárol a mágneses térben, és ellenáll az áram változásának. Váltakozó áramban a tekercsen mérhető feszültség +90°-kal megelőzi az áramot. Az induktivitás mértékegysége a Henry (H).
Kapacitás (Farad)
A kondenzátor exponenciálisan töltődik és kisül (időállandó τ = R·C)
τ = R · C
1.0
Töltés
0 %
A kondenzátor töltést tárol: Q = C · U. Exponenciálisan töltődik, τ = R · C időállandóval (5τ-nál ~99 %-ig feltöltve). A kapacitás mértékegysége a Farad (F).
Mágneses tér
Az árammal átjárt vezető körüli körkörös tér
Az áram körkörös mágneses teret kelt a vezető körül; az erőssége az árammal nő. Az irány: a jobbkéz-szabály (a hüvelykujj = az áram, az ujjak = a tér).
Váltakozó áram → egyenáram és mérés
Egyenirányító — AC → CC
A váltakozó áram átalakítása egyenárammá
Transzformátor (a menetszám-arány szerint módosítja az amplitúdót) → egyenirányító híd (4 dióda) → szűrőkondenzátor → egyenfeszültség.
A transzformátor a menetszám-arány szerint módosítja a feszültséget: U_szekunder = U_primer / n. A híd (4 dióda) felhajtja a negatív félhullámokat; a kondenzátor „kitölti” a hézagokat (szűrés). Nagyobb kondenzátor → kisebb hullámosság.
Voltmérő és ampermérő
Hogyan kell helyesen bekötni — és mi történik, ha hibázol
Mit mérsz
Bekötés
✓ Helyes. A voltmérőt PÁRHUZAMOSAN kötjük a fogyasztóval; az ampermérőt SOROSAN.
Voltmérő = nagy ellenállás, PÁRHUZAMOSAN (a kapcsokon mérhető feszültséget méri). Ampermérő = kis ellenállás, SOROSAN (az áram átfolyik rajta). A felcserélésük a klasszikus hiba.
Kirchhoff törvényei
Kirchhoff törvényei
Hogyan oszlanak el az áramok és a feszültségek sorosan és párhuzamosan
I (total)
0.40 A
U1 / U2
4.0 / 8.0 V
I (comun)
0.40 A
Feszültségtörvény (KVL): a hurokban U = U1 + U2. Soros kapcsolásban az áram azonos, a feszültség pedig az R-rel arányosan oszlik el.
Sorosan: közös I, U eloszlik (U = U1 + U2 — KVL). Párhuzamosan: közös U, I eloszlik (I = I1 + I2 — KCL).
Generátorok sorosan és párhuzamosan
Hogyan változik a feszültség és az áram, ha több forrást kötsz össze
Összfeszültség
24 V
Sorosan (+ a − -hoz): a feszültségek ÖSSZEADÓDNAK → U = U1 + U2. A rendelkezésre álló áram változatlan marad. (Pl.: 2 db 1,5 V-os elem sorosan = 3 V.)
Soros = a feszültségek összeadódnak (az áram változatlan). Párhuzamos = a feszültség marad, de nő a maximális áram / az üzemidő. Párhuzamos kapcsolásnál a forrásoknak azonos feszültségűnek kell lenniük (különben kiegyenlítő áramok lépnek fel).
Háromfázisú rendszer
Háromfázisú szinuszgörbék
A három, 120°-kal eltolt fázis és a nullavezetőn átfolyó áram, amikor kiegyenlítetlenné teszed
Kiegyenlített — a nullavezetőn átfolyó áram ≈ 0 (a három vektoriálisan kioltja egymást).
Egyenlő amplitúdóknál a három, 120°-kal eltolt szinuszgörbe összege nulla → a nulla terheletlen. A számításhoz lásd a „Háromfázisú kiegyenlítés” oldalt.
Háromfázisú fazorok (120°-os eltolás)
A három feszültség forgó vektorként, 120°-kal eltolva — szimmetrikus rendszer
Szimmetrikus rendszer (120° / 240° eltolás) — a három vektoriális összege ≈ 0 (kioltják egymást).
Vektoriális összeg (eredő)
0 V
eredő = U_fázis × |R⃗ + S⃗ + T⃗| · U_fázis = 230 V · szimmetrikus (120°) → 0
A három fázis R/S/T azonos hosszúságú vektorok (fazorok), 120°-kal eltolva. Mozgasd S/T eltolását, és figyeld, hogyan nő nulláról a vektoriális összegük (eredő). Ez a 120°-os kioltás bemutatása: valós hálózatban az eltolás rögzítve 120°, és a nullavezető-áram a fázisok egyenlőtlen terheléséből ered (lásd a „Háromfázisú egyensúly" oldalt), nem a szög változtatásából.
Csillag (Y) — Háromszög (Δ)
Egy háromfázisú rendszer bekötésének két módja
Háromfázisú fogyasztó — 3 tekercs (pl. motor)
Fázisfeszültség (L–N)
230 V
Vonali feszültség (L–L)
400 V
Tekercsfeszültség
230 V
Csak a tekercsfeszültség tér el: csillag = 230 V · háromszög = 400 V
Csillag (Y): minden tekercs egy fázis és a nulla közé van kötve → a fázisfeszültséget látja = 230 V (= U_vonali / √3). A vonali áram = a tekercsáram.
A hálózati feszültségek rögzítettek és szabványosak: 230 V fázis és nulla között, 400 V a fázisok között (U_vonali = √3 × U_fázis). Csillag/háromszög esetén NEM ezek a feszültségek változnak, hanem hogy mekkora feszültség jut minden tekercsre: csillagban 230 V (fázis–nulla), háromszögben 400 V (fázis–fázis). Ezért a CSILLAG-HÁROMSZÖG indítás: csillagban indítasz (a tekercs csak 230 V-ot kap → csökkentett indítóáram), majd háromszögre váltasz a teljes teljesítményhez.
Védelmek
MCB-karakterisztikák — B / C / D
Hol old ki egy megszakító: termikusan (túlterhelés) vagy mágnesesen (zárlat)
Kioldási karakterisztika
1,13 × In alatt nem old ki. 1,13 × In és a karakterisztika küszöbe között → termikus (lassú). A karakterisztika küszöbe felett (B 3× · C 5× · D 10× In) → mágneses (pillanatszerű).
Áram-védőkapcsoló / toroid — maradékáram
Hogyan „érzékel” egy áram-védőkapcsoló egy földzárlatot
Kioldási küszöb: 30 mA
✓ Küszöb alatt — nem old ki
Normál üzemben a fázison (L) befolyó áram = a nullán (N) kifolyó áram → az összeg a toroidban 0. Egy földzárlat (érintés, szigetelési hiba) az áram egy részét eltéríti → I_L > I_N; a különbséget (a maradékáramot) a toroid érzékeli. ≥ 30 mA-nél az áram-védőkapcsoló kiold (Art. 4.1.5.2.1).
Hozzászólások
A hozzászólásokat közzététel előtt moderáljuk. Az e-mail-cím nem jelenik meg nyilvánosan.