Elektrotechnika

Tartalom

BEVEZETÉS
Magyari István
B.1 Az MKS-mértékrendszer 7
B.2 A villamos jelenségek elmélete 11
1. EGYENÁRAMÚ ÁRAMKÖRÖK
Magyari István
ALAPFOGALMAK
1.1 Az elektromotoros erő és az egyszerű áramkör 17
1.2 A villamos áram 18
1.3 A villamos töltés 19
1.4 A feszültség 20
1.5 Az ellenállás. Ohm törvénye 22
1.6 Az ellenállás hőmérsékletfüggése 27
1.7 Villamos hálózatok. Kirchhoff törvényei 31
1.7.1 A csomóponti törvény (Kirchhoff I. törvénye) 32
1.7.2 A huroktörvény (Kirchhoff II. törvénye) 33
1.8 Ellenállások kapcsolása 35
1.8.1 Ellenállások soros kapcsolása 35
1.8.2 Ellenállások párhuzamos kapcsolása 37
1.8.3 Ellenállások vegyes kapcsolása 40
1.9 Villamos energiaforrások kapcsolása 44
1.9.1 Az energiaforrás terhelési állapotai 44
1.9.2 Energiaforrások soros kapcsolása 46
1.9.3 Energiaforrások párhuzamos kapcsolása 49
1.9.4- Energiaforrások vegyes kapcsolása 52
1.10 Kirchhoff törvényeinek néhány alkalmazása 54
1.10.1 Energiaforrások párhuzamos kapcsolása 54
1.10.2 A feszültségosztó 56
1.10.3 Voltmérő méréshatárának bővítése 58
1.10.4 Ampermérő méréshatárának bővítése 59
1.10.5 Wheatstone-híd 60
1.10.6 A kompenzátor 62
HÁLÓZATOK SZÁMÍTÁSA
1.11 Vonatkozási irányok 63
1.12 Passzív és aktív hálózatok 66
1.13 A független csomóponti és hurokegyenletek száma 67
1.14 Néhány példa a Kirchhoff-törvények alkalmazására 70
A VILLAMOS ÁRAM HŐHATÁSA
1.15 A villamos munka, a teljesítmény és a hatásfok 74
1.16 A két pólus 78
1.17 A villamos áram hőhatása (Joule törvénye) 82
1.18 Hevített testek melegedése 84
1.19 Villamos vezetékek melegedése és méretezése 87
1.20 A villamos energia átvitele 91
1.21 A hőhatás alkalmazása 93
1.22 Hővillamosság 94
1.23 Fényvillamosság 96
A VILLAMOS ÁRAM VEGYI HATÁSA
1.24 Faraday törvényei 99
1.25 Galvánelemek. Polarizáció 102
1.26 A gyakorlatban használt galvánelemek 104
1.27 Akkumulátorok 106
1.27.1 Ólomakkumulátorok (savas akkumulátor) 106
1.27.2 Vas-nikkel (lúgos) akkumulátor 108
1.27.3 Kadmium-nikkel (lúgos) akkumulátor 109
1.27.4 A savas és a lúgos akkumulátorok összehasonlítása 109
2. A MÁGNESES TÉR
Lányi Andor
A MÁGNESES TÉR FOGALMA ÉS ERŐHATÁSAI
2.1 Párhuzamos áramok egymásra hatása. Az áramerősség egysége 111
2.2 Egyenes- és körvezeték áramának kölcsönhatása 113
2.3 A molekuláris köráramok 113
2.4 Az állandómágnes 114
2.5 A mágnese indukció 116
2.6 Egyenes vezető mágneses tere 121
2.7 A mágneses indukcióvonalak tulajdonságai 122
2.8 Tekercsek mágneses tere 125
2.9 Összetett mágnese terek 126
2.10 A mágneses tér hatása az áramra 128
2.11 Az elektrodinamikai erők gyakorlati felhasználása 130
2.12.1 A Deprez-rendszerű mérőműszer 130
2.12.2 Az egyenáramú motor 131
2.12.3 A dinamikus hangszóró 132
2.12.4 Az elektrodinamikus mérőműszer 133
2.13 A fluxus 133
2.14 A fluxus kiszámítása inhomogén térben 134
A MÁGNESES TÉR GERJESZTÉSE
2.15 A vákuum permeabilitása 136
2.16 A mágneses térerősség 138
2.17 A gerjesztési törvény 141
2.18 A gerjesztési törvény általánosítása 143
2.19 A gerjesztési törvény néhány alkalmazása 145
2.19.1 A térerősség kiszámítása egyenes vezető mágneses terében 145
2.19.2 A térerősség kiszámítása gyűrű alakú tekercs (toroid) belsejében 147
2.19.3 A térerősség kiszámítása hengeres tekercs (szolenoid) belsejében 147
2.20 A vas mágnesezése 150
2.21 A mágnesezési görbe 153
2.22 Mágneses hiszterézis 155
2.23 A mágnesség fizikai magyarázata 156
2.23.1 A molekuláris köráramok 156
2.23.2 Diamágneses anyagok 158
2.23.3 Paramágneses anyagok 160
2.23.4 Ferromágneses anyagok 160
2.24 A mágneses kör fogalma 165
2.25 A mágneses körök számítása 166
2.25.1 Állandó keresztmetszetű, zárt, végig azonos permeabilitású anyagból álló mágneses kör 166
2.25.2 Különböző keresztmetszetű és anyagú szakaszokból álló soros mágneses körök gerjesztésének meghatározása 169
2.25.3 A gerjesztőtekercs méretezése 174
2.25.4 Különböző keresztmetszetű és anyagú szakaszokból álló soros mágneses kör fluxusának meghatározása számítással 176
2.25.5 A mágneses Ohm-törvény 178
2.25.6 Elágazó mágneses körök számítása 182
2.25.7 Párhuzamos mágneses körök 185
2.25.8 Az erő- és indukcióvonalak törése 187
2.25.9 A szórás 194
AZ ELEKTROMOMÁGNESES INDUKCIÓ
2.26 A mozgási indukció 192
2.26.1 A mozgási indukció jelensége 192
2.26.2 Az indukált feszültség iránya 192
2.26.3 Az indukált feszültség kiszámítása 195
2.27 A nyugalmi indukció 198
2.27.1 A nyugalmi indukció jelensége 198
2.27.2 A nyugalmi indukció esetén keletkező feszültség kiszámítása 199
2.27.3 Az örvényáram 200
2.27.4 Az indukált feszültség pontos értéke 203
2.27.5 B, H mérése. A mágnesezési görbe felvétele 205
2.28 Az önindukció 207
2.28.1 Az önindukció jelensége. Az önindukciós tényező 207
2.28.2 Az önindukciós tényező számítása 210
2.28.3 Egyenfeszültség kapcsolása induktivitást tartalmazó körre 211
2.28.4 A bekapcsolási áramgörbe egyenlete 213
2.28.5 Önindukciót tartalmazó áramkör kikapcsolása 217
2.28.6 A kikapcsolás! áramgörbe egyenlete 219
2.28.7 Vasmagos tekercs ön indukciós tényezője 222
2.29 A kölcsönös indukció 223
A MÁGNESES TÉR ENERGIÁJA
2.30 Önindukciós tekercs mágneses energiája 225
2.31 A mágneses energia számítása általános esetben 228
2.32 A hiszterézisveszteség 230
2.33 Az elektromágnesek húzóereje 231
2.33.1 Fluxus irányú húzóerő számítása a fluxus állandóságának feltételezésével 231
2.33.2 Példák a mágneses húzóerő alkalmazására 233
2.33.3 Fluxusra merőleges erőhatás 237
2.34 Állandómágnesek 238
2.34.1 Az állandómágnes fluxusa 238
2.34.2 Az állandómágnes energiája 242
2.34.3 Állandómágnesek méretezése 245
3. A VILLAMOS TÉR
Lányi Andor
3.1 A villamos tér jellemzői 249
3.1.1 A töltés 249
3.1.2 Coulomb törvénye 250
3.1.3 A térerősség 251
3.1.4 A villamos fluxus és a fluxuserősség 253
3.1.5 A villamos megosztás 255
3.1.6 A feszültség 256
3.1.7 A potenciál számítása nem homogén térben 259
3.1.8 A térerősség számítása a feszültségből 260
3.2 A kapacitás 261
3.2.1 A kapacitás fogalma
3.2.2 A kapacitás számítása 264
3.2.3 Kondenzátorok párhuzamos és soros kapcsolása 264
3.3 A villamos tér anyag jelenlétében 266
3.3.1 A dielektrikum viselkedése villamos térben 266
3.3.2 Rétegezett szigetelés 270
3.3.3 Az erő- és eltolási vonalak törése 272
3.4 A villamos tér energiája
3.4.1 A kondenzátor energiája 274
3.4.2 A villamos térben felhalmozott energia 275
3.4.3 A kondenzátor lemezei közötti vonzóerő 276
3.5 Kondenzátor töltése és kisütése 277
3.5.1 Töltés 277
3.5.2 Kisütés 278
3.5.3 A töltés folyamatának matematikai vizsgálata 279
3.5.4 A kisütés folyamatának matematikai vizsgálata 281
3.6 Az eltolási áram 282
3.6.1 Az eltolási áram fizikai magyarázata 282
3.6.2 Veszteségek a dielektrikumban 282
3.6.3 Az átütési szilárdság 282
4. AZ EGYFÁZISÚ VÁLTAKOZÓÁRAM
Magyari István
4.1 Időben változó áramok 285
4.2 A váltakozóáram alkalmazásának előnyei 287
4.3 Szinuszgörbe szerint változó feszültség előállítása 288
4.3.1 Homogén térben forgó légmagos vezetőkeret 288
4.3.2 A vezetőkeretben indukált feszültség számítása 290
4.3.3 A vezetőkeretben indukált feszültség számítása a fluxusváltozás alapján 291
4.3.4 Többpólusú gépek. A szinkron fordulatszám 292
4.4 Szinuszgörbe szerint váltakozó mennyiségek négyzetes középértékei 295
4.5 Váltakozó mennyiségek középértékeinek általános számítása .. . 298
4.5.1 Négyzetes középérték vagy effektív érték 298
4.5.2 Elektrolitikus (számtani vagy egyenirányítóit) középérték 300
4.5.3 Csúcstényező és alaktényező 303
4.6 Szinuszosan váltakozó mennyiségek ábrázolása és számítása .. . 304
4.6.1 Ábrázolás szinuszgörbékkel 304
4.6.2 Ábrázolás forgó vektorokkal 307
4.7 Váltakozóáramú körök elemei 309
4.7.1 Váltakozófeszültségre kapcsolt ellenállás 309
4.7.2 Váltakozóáramra kapcsolt önindukciós tekercs 310
4.7.3 Váltakozófeszültségre kapcsolt kondenzátor 313
4.8 Ellenállás, induktív és kapacitív reaktancia kapcsolása 318
4.8.1 Ellenállás, induktív és kapacitív reaktancia soros kapcsolása 318
4.8.2 Impedanciák soros kapcsolása 328
4.8.3 Ellenállás, induktív és kapacitív reaktancia párhuzamos
kapcsolása 332
4.8.4 Impedanciák párhuzamos kapcsolása 344
4.8.5 A rezgőkör 353
4.8.6 A rezgőkör differenciálegyenlete 357
4.9 Váltakozóáramú körök számítása komplex számokkal 358
4.9.1 Szinuszosan váltakozó mennyiségek kifejezése komplex
számokkal 358
4.9.2 Ellenállások és vezetések kifejezése komplex számokkal 360
4.9.3 Komplex számok alkalmazása egyfázisú hálózatokban. .. 363
4.10 Az egyfázisú váltakozóáram teljesítménye és munkája 372
4.10.1 A teljesítmény számítása. Teljesítménytényező 372
4.10.2 Hatásos, meddő- és látszólagos teljesítmény 378
4.10.3 A váltakozóáram munkája 379
4.10.4 A teljesítmény számítása az ellenállások és a reaktanciák
alapján 381
4.10.5 A teljesítmények előjele 384
4.10.6 A teljesítmények számítása az áram, a feszültség, az impedancia és az admittancia komplex kifejezéséből 385
4.11 Hálózatok számítása 387
4.11.1 Váltakozóáramú hálózatok számításának alapelvei 387
4.11.2 A hálózatok átalakítása 391
4.11.3 Feszültségforrás és áramforrás 397
4.11.4 Thévenin (a helyettesítő feszültségforrás) törvénye 401
4.11.5 Norton (a helyettesítő áramforrás) törvénye 405
4.11.6 A szaperpozíeió elve 408
4.11.7 Millmann (feszültségkülönbség) tétele 412
4.12 A vasmagos fojtótekercs . 414
4.12.1 Vasveszteség 414
12.2 Az örvényáramveszteség vékony lemezekben 416
4.12.3 A vasmagos fojtótekercs önindukciós tényezője 418
4.12.4 Tekercsveszteség 418
4.12.5 A vasmagos fojtótekercs helyettesítő kapcsolása és árama 418
4.13 A transzformátor 421
4.14 Többhullámú áramok 423
4.14.1 Nem szinuszos váltakozóáramú mennyiségek keletkezése 423
4.14.2 A Fourier-sor 426
4.14.3 Az amplitúdók meghatározása 427
4.14.4 Szimmetriaviszonyok . . . 429
4.14.5 Többhullámú feszültséggel táplált ellenállás, induktív és
kapacitív reaktancia 436
4.14.6 A többhullámú áram és feszültség négyzetes közép(effektív) értéke 438
4.14.7 Többhullámú áramok teljesítménye 439
4.14.8 Tetszés szerinti frekvenciájú váltakozófeszültségek összeadása 443
4.14.9 A Fourier-sor amplitúdóinak meghatározása, ha a görbét
leíró f(t) függvény ismeretlen 444
5. TÖBBFÁZISÚ ÁRAMOK
Lányi Andor
6.1 Többfázisú rendszerek 451
5.1.1 Többfázisú áramok előállítása 451
6.1.2 Szimmetrikus és aszimmetrikus rendszerek 453
5.1.3 Többfázisú rendszerek láncolása 453
5.2 Aszimmetrikus kétfázisú rendszer 454
5.2.1 Kétfázisú áram előállítása 454
5.2.2 A kétfázisú áram mágneses tere 455
5.2.3 A kétfázisú áram gyakorlati alkalmazása 457
5.3 Szimmetrikus háromfázisú rendszer 458
6.3.1 A háromfázisú generátor terhelése 458
6.3.2 A csillagkapcsolás 459
5.3.3 A háromszögkapcsolás 461
5.3.4 Fogyasztók csatlakozása a háromfázisú hálózathoz 462
6.4 A háromfázisú teljesítmény 465
5.4.1 A háromfázisú teljesítmény számítása 465
5.4.2 A háromfázisú teljesítmény pillanatértéke 466
5.4.3 A teljesítmény és fogyasztás mérése négyvezetékes rendszerben 468
5.4.4 A teljesítmény, ill. fogyasztás mérése háromvezetékes
rendszerben 46S
5.4.5 A meddőteljesítmény mérése 474
5.5 A forgó mágnesmező 476
o.o.l Az egyik fázistekercs áramának mágneses tere 476
5.5.2 A háromfázisú áram mágneses tere 477
5.5.3 A mágneses mező forgásának iránya 470
5.6 Szimmetrikus háromfázisú rendszer aszimmetrikus terhelése 480
5.6.1 Négyvezetős rendszer csillagba kapcsolt fogyasztókkal 480
5.6.2 Háromvezetős rendszer háromszögbe kapcsolt, fogyasztókkal 482
5.6.3 Három vezetős rendszer csillagkapcsolású fogyasztóval... 484
5.6.4 A számítás kiegészítése a vezetékek ellenállásának figyelembevételével 489
5.7 Aszimmetrikus háromfázisú rendszer szimmetrikus összetevői . 492
5.7.1 Szimmetrikus háromfázisú rendszerek 492
5.7.2 Szimmetrikus háromfázisú rendszerek összegezése 404
5.7.3 Aszimmetrikus vektorrendszer felbontása szimmetrikus
összetevőkre 496
5.7.4 A vonali és fázisfeszültség, ill. áramok szimmetrikus összetevői közötti összefüggés 500
5.7.5 A zérus sorrendű szimmetrikus összetevők 501
5.7.6 A szimmetrikus összetevők mérése 502
5.8 Aszimmetrikus háromfázisú rendszer aszimmetrikus terhelése.
Az impedanciák szimmetrikus összetevői .. 503
5.9 Aszimmetrikus háromfázisú rendszer szimmetrikus terhelése . .. 505
5.9.1 A függetlenségi elv 505
5.9.2 A pozitív, negatív és zérus sorrendű áramokkal szemben
mutatkozó impedanciák 506
5.10 A szimmetrikus összetevők módszerének alkalmazása 510
6. EGYENIRÁNYÍTÓK
Lányi Andor
6.1 Egyenirányítók 511
6.1.1 A vákuumdióda 511
6.1.2 Gáztöltésű egyenirányítók 512
6.1.3 Félvezető egyenirányítók 512
6.1.4 A félvezető egyenirányítók jelleggörbéi 514
6.2 Egyenirányító kapcsolások 515
6.3 Simítás és szűrés 516
Irodalom 521
Név- és tárgymutató 523
Tartalomjegyzék 529

Témakörök