1. No category

Elektrotehnika
1. ELEKTROSTATIKA
1) Definicija električne napetosti
Električna napetost U12 med dvema točkama električnega polja je enaka razliki
električnih potencialov teh dveh točk: U12=ϕ1-ϕ2
2) Definicija električnega potenciala
Električni potencial neke točke električnega polja je enak delu, ki ga moramo opraviti proti
el. polju, da premaknemo enoto elektrenine iz izhodišča do izbrane točke ϕ=-
3) Ekvipotencialne ploskve, delo električnega polja vzdolž ekvipotencialne ploskve
Ekvipotencialne ploskve imajo lastnost, da sekajo silnice el. polja povsod pravokotno. Če
elektrenino pomikamo vzdolž ekvipotencialne ploskve v polju ploščnega kondenzatorja, el.
polje ne opravi nobenega dela.
4) Kondenzator, kapacitivnost kondenzatorja, znati morate tudi izpeljati silo, ki vlada
med ploščama kondenzatorja
Kapacitivnost kondenzatorja je enaka množini elektrenine, ki se nabere na ploščah, če vlada
med ploščama napetost 1 Volta. To je snovno-geometrijska lastnost.
Sila med ploščama: F =
5) Kaj prestavljajo odklonske plošče katodne cevi in kako delujejo?
Predstavljajo kondenzator. Delujejo tako, da se jakost naboja na ploščah spreminja in tako
veča in manjša odklon elektronov, ki potujejo med ploščami.
6) Izpeljava enačbe za nadomestno kapacitivnost vzporedno vezanih kondenzatorjev
Q=Q1+Q2+Q3+…+QN
Q=C*U
Q1=C1*U
Q2=C2*U
.
.
.
QN=CN*U
C*U=C1*U+C2*U+…+CN*U
C=C1+C2+…+CN
7) Izpeljava enačbe za nadomestno kapacitivnost zaporedno vezanih kondenzatorjev
U=U1+U2+…UN
U=Q/C
U1=Q/C1
U2=Q/C2
.
UN=Q/CN
1
Elektrotehnika
Q/C=Q/C1+Q/C2+…+Q/CN
1/C=1/C1+1/C2+…+1/CN
2,3 ENOSMERNI TOKOKROGI
8) Osnovni zakoni enosmernih tokokrogov (Ohmov zakon, oba Kirchoffova zakona,
Joulov zakon. V zvezi z Joulovim zakonom morate znati razložiti razliko med
direktnim segrevanjem in indirektnim segrevanjem.
Ohmov zakon: Jakost električnega toka je premo sorazmerna gonilni napetosti in obratno
sorazmerna ohmski upornosti: I=U/R
1.) U=I*R[V] – napetost
2.) I=U/R[A] – tok
3.) R=U/I – upornost
Pri Kirchoffov zakon: Vsota pritekajočih tokov v vozlišču je enaka vsoti odtekajočih
tokov iz vozlišča:
Drugi Kirchoffov zakon: Algebrajska vsota gonilnih napetosti je enaka vsoti vseh padcev
napetosti v zaključeni zanki.
Joulov zakon: Delo električnega toka je enako električni energiji: Wel=A=Q*U=U*I*t
Električna energija se v kovinskem prevodniku direktno pretvori v toploto, zaradi česar se
pretvornik segreva. Električna pretvorba povzroči toplotni učinek električnega toka.
Indirektno segrevanje pa poteka s pomočjo prenašanja toplote ter sevanja telesa.
9) I/U karakteristika ohmske upornosti. Znati morate narisati I/U karakteristiki, ki
pripada majhnim in karakteristiko, ki pripada velikim upornostim. Znati morate
narisati tudi I/U karakteristiko polprevodniške diode in razložiti, zakaj je I/U
karakteristika ohmske upornosti linearna, polprevodniške diode pa nelinearna!
I-U karakteristika ohmske upornosti R je grafična upodobitev rezultatov merjenja z U-I
metodo.
2
Elektrotehnika
Polprevodniška dioda ima nelinearno I-U karakteristiko, ker prevaja električni tok le, če je
na diodi pritisnjena pozitivna napetost. V zaporni smeri (pri negativni napetosti UD) dioda
ne prevaja, zato je tok praktično enak nič. Dioda ne prevaja vse do tako imenovane
prebojne napetosti UP. V primeru, da prebojno napetost prekoračimo, dioda prebije.
10) Serijska vezava upornosti. Znati morate izpeljati pravilo za računanje nadomestne
upornosti z uporabo 2. Kirchoffovega zakona
Nadomestno upornost zaporedno vezanih ohmskih upornosti izračunamo tako, da
posamezne ohmske upornosti med seboj seštejemo.
3
Elektrotehnika
11) Vzporedna vezava upornosti. Znati morate izpeljati pravilo za računanje
nadomestne upornosti z uporabo 1. Kirchoffovega zakona
Recipročna vrednost nadomestne upornosti vzporedno vezanih ohmskih upornosti
izračunamo tako, da seštejemo recipročne vrednosti posameznih ohmskih uporov med
seboj.
12) Ohmska upornost kot snovno geometrijska lastnost. Znati morate definicijo
specifične upornosti kovin in kako jo izmerimo. Kakšna je definirana specifična
prevodnost kovin.
Če z ohmmetrom izmerimo ohmsko upornost prevodnika iz določene kovine,
ki je oblikovan v obliki kvadra tako, da je njegova dolžina l=1 m, presek
vodnika pa je S=1 mm², je izmerjena ohmska upornost enaka specifični
upornosti izbrane kovine.
Meritev izvedemo pri 20°C, zato se izmerjena specifična upornost ρ nanaša
na to temperaturo.
4
Elektrotehnika
13) Ohmska upornost v odvisnosti od temperature. Kako je definiran temperaturni
koeficient snovi in kako temperaturna konstanta. Kakšni temperaturni koeficient
imajo kovine in kakšnega polprevodniki. Pojasnite, zakaj razlika!
?
Kovine imajo pozitiven temperaturni koeficient, polprevodniki pa negativnega.
5
Elektrotehnika
14) Seebeckov efekt, termoelementi, uporaba termoelementov za električni
termometer Peltierjev efekt
15) Peltierjev efekt
16) Elektroliza bakra
6
Elektrotehnika
17) Leclanchejev člen
18) Svinčev akumulator
7
Elektrotehnika
19) Alkalni akumulatorji
4. MAGNETIZEM
1. Sila na tokovodnik v magnetnem polju.
Napišite enačbo za silo in razložite njen nastanek.
Pravilo leve roke. Kako uporabimo pravilo leve roke za določitev
smeri vrtenja enosmernega motorja.

Rezultirajoče magnetne silnice se zaradi vektorskega seštevanja obeh gostot izkrivijo in na
eni strani tokovodnika zgostijo, na drugi pa razredčijo. Te silnice bodo na tokovodnik
delovale z določeno silo tako, da ga bodo skušale izriniti v smeri šibkejšega magnetnega
polja.
 Pravilo leve roke:
če nam silnice magnetnega polja vpadajo v dlan leve roke in nam iztegnjeni prsti kažejo
smer toka v tokovodniku, nam iztegnjeni palec kaže smer sile na tokovodnik. Pravilo leve
roke za določitev smeri vrtenja enosmernega motorja:
8
Elektrotehnika
2. Magnetilna krivulja in histerezna zanka.
 Magnetilna krivulja:
Do točke 1 imamo elastično področje. To je področje kjer se Weissova območja pričenjajo
urejati v smeri zunanjega magnetnega polja. Od točke 1 – 2 imamo opravka z neelastičnimi
premiki Weissovih območij – ta se usmerijo v smeri zunanjega magnetnega polja. Od točke
2 – 3 ostaja vse manj in manj Weissovih območij, ki še niso usmerjena. Zato gostota v tem
območju čedalje počasneje narašča. Ko so usmerjena vsa območja, gostote magnetnega
polja ni mogoče povečati. Snov je v magnetnem nasičenju.
 Histerezna zanka:
Ob vsakem nadaljnem magnetenju se snov magneti po histerezni krivulji. Trdo magnetna
snov, ki ima široko histerezno zanko ima sorazmerno veliko površino pod histerezno zanko
in s tem sorazmerno velike histerezne izgube. Mehko-magnetne snovi imajo majhne
histerezne izgube.
Izgube:
9
Elektrotehnika
3. Faradayev zakon elektromagnetne indukcije.
Opišite Faradayev poskus in pojasnite razliko med tujo in lastno indukcijo.
Zapišite enačbo inducirane napetosti za tujo indukcijo in ugotovite
vrsto inducirane napetosti.
Zapišite enačbo za inducirano napetost pri lastni indukciji,
narišite enostavno vezje, kjer nastopa ta pojav in povejte,
kakšne narave je inducirana napetost pri lastni indukciji.
Razložite pomen induktivnosti pri lastni indukciji.
Magnetno polje ustvarjamo s paličastim trajnim magnetom. Silnice magnetnega polja
trajnega magneta prehajajo deloma skozi ovoje toroidne tuljave, vendar galvanometer ne
pokaže nikakršnega toka, če paličasti magnet miruje. Če magnet približamo steče skozi
galvanometer negativni tokovni sunek in obratno pri oddaljevanju. Tok, ki ga galvanometer
pokaže, je le posledica inducirane napetosti. Negativna napetost ustreza prirastku števila
magnetnih silnic skozi ovoje tuljave, pozitivna napetost pa upadanju števila magnetnih
silnic.
Faradayev zakon elektromagnetne indukcije pravi, da se v slehernem ovoju v tuljavi z N
ovoji inducira napetost, če se skozi ploskev, ki jo ovoj oklepa, s časom spreminja magnetni
pretok.
O tuje vzbujani elektromagnetni indukciji govorimo takrat, ko je le ta rezultat časovnega
spreminjanja tujega, tj. zunanjega magnetnega polja. Do elektromagnetne indukcije pa
prihaja tudi v tokovni zanki ali navitju zaradi časovnega spreminjanja lastnega magnetnega
pretoka na območju zanke oziroma navitja, ki je posledica časovnega spreminjanja
električnega toka skozi zanko oziroma skozi navitje. Inducirana napetost, ki nastane kot
posledica sprememb lastnega magnetnega pretoka v zanki se imenuje lastna oz.
samoindukcija.
- tuja indukcija:
, če je konstanten, se v takšni zanki ne inducira nobena
-
napetost
lastna indukcija:
Na sliki je prikazano vezje kjer nastopi pojav lastne indukcije.
Induktivnost 1H ima zračna tuljava, pri kateri se inducira napetost 1V, če se tok skozi
tuljave linearno poveča za 1A na sekundo.
4. Lenzovo pravilo:
Pove predznak inducirane napetosti pri elektromagnetni indukciji. Pri premikanju vodnika v
magnetnem polju požene inducirana napetost inducirani tok po tokokrogu tako, da
magnetna sila na inducirani tok nasprotuje zunanji sili. Magnetno polje induciranega toka
ima nasprotno smer od zunanjega magnetnega polja, če magnetni pretok po ovoju narašča.
10
Elektrotehnika
5. Prečkalna inducirana napetost.
Izpeljite enačbo prečkalne inducirane napetosti na enega od dveh načinov
in razložite nastanek prečkalne inducirane napetosti, če upoštevate premikanje
elektronov v prečnem vodniku oziroma s pomočjo Lenzovega pravila.
Izpeljava prečkalne inducirane napetosti
...[
]
Inducirana napetost nastane tudi takrat, če se gostota magnetnega polja, to se pravi število
magnetnih silnic, ki vpada na kvadratni meter prereza tokovne zanke, s časom nič ne
spreminja, vendar se pri tem spreminja oblika tokovne zanke in tako tudi celotno število
silnic, ki jih zanka oklepa. Dobljena inducirana napetost se imenuje prečkalna napetost. S
premikanjem prečnega vodnika se zmanjšuje površina tokovne zanke, ki jo prečni vodnik
oklepa z okvirjem, zato se zmanjšuje tudi število magnetnih silnic, ki vpada skozi prerez
zanke. Zmanjševanju se inducirana napetost upira tako, da požene inducirani tok I v taki
smeri, da nanj delujoča sila F zavira premikanje vodnika v magnetnem polju in s tem
zmanjševanje površine zanke.
5. IZMENIČNI TOKOKROGI
1. Nastanek sinusne izmenične napetosti:

Časovni diagram:
Slika
1

Perioda izmenične napetosti:
Enemu vrtljaju okvirja okrog svoje osi, to je kotu
ustreza en nihaj sinusne
izmenične napetosti. Čas enega nihaja sinusne izmenične napetosti je hkrati čas, v katerem se okvir
zavrti za 360 okoli svoje osi. Ta čas imenujemo periodo T.
11
Elektrotehnika

Polperioda:
Naslednja slika grafično ponazarja čas ene polperiode:

Slika
Kotna hitrost in krožna frekvenca[
2
]:
je kotna hitrost, če govorimo o vrtenju okvirja okrog lastne osi, če pa govorimo o sinusni
napetosti, imenujemo krožna frekvenca (to je, če sinusno napetost narišemo v odvisnosti od kota
).
2. Srednja vrednost izmeničnega toka:
Srednja vrednost izmeničnega toka v času ene polperiode
ustreza enosmernemu toku, pri
katerem preteče skozi prerez vodnika v enakem času enaka množina elektrenine Q. Množino
elektrenine Q predstavlja ploščina pod krivuljo v času ene polperiode [glej sliko 2]
3. Pomen srednje vrednosti izmeničnega toka pri merjenju izmeničnega toka z ampermetrom
na principu instrumenta z vrtljivo tuljavico.
12
Elektrotehnika
4. Efektivna vrednost izmeničnega toka. Pomen efektivne vrednosti v primerjavi s srednjo
vrednostjo izmeničnega toka:
Efektivni vrednosti izmeničnega toka
v času ene periode T ustreza jakost enosmernega toka, ki v
enakem času proizvede enako množino toplote.
5. Osnovni izmenični tokokrogi:
 Enačbe:
Kapacitivna upornost:
Induktivna upornost:
13
Elektrotehnika
6. Serijsko RL breme:
Diagrami si sledijo po naslednjem redu (od leve proti desni):
Napetostni kazalčni diagram, kazalčni diagram upornosti in kazalčni diagram moči.
7. Paralelno RL breme:
14
Elektrotehnika
Diagrami si sledijo: tokovni kazalčni diagram, diagram prevodnosti, diagram moči.
15
Elektrotehnika
8. Kako kompenziramo jalovo moč serijskega RL bremena z zaporedno vezanim
kondenzatorjem in kako s paralelno vezanim kondenzatorjem?:
16
Elektrotehnika
6. TRANSFORMATORJI, ELEKTRIČNI STROJI, TRIFAZNI
SISTEMI
ENOFAZNI TRANSFORMATOR
1. Na katerem zakonu sloni delovanje enofaznega transformatorja in ga zapišite!
Delovanje enofaznega transformatorja sloni na Faradayevem zakonu elektromagnetne
indukcije:
2. Zakaj transformator ne deluje na enosmerni tok?
Transformator ne deluje na enosmerni tok zato, ker enosmerni tok povzroča konstanten
fluks
Konstanten fluks pa ne bo ustvaril pogojev, da bi se v navitjih
transformatorja inducirala kakršnakoli napetost, ki je pogoj za delovanje transformatorja.
3. Napišite prestavno razmerje transformatorja na osnovi razmerja efektivnih
vrednosti induciranih napetosti!
Inducirani napetosti v primarnem in sekundarnem navitju:
Inducirani napetosti zapisani z efektivnima vrednostima
Tvorimo razmerje efektivnih vrednosti induciranih napetosti v primarnem in sekundarnem
navitju, pri čemer dobimo:
p je prestavno razmerje transformatorja, ki nam pove, da sta efektivni vrednosti induciranih
napetosti v primarnem in sekundarnem navitju v razmerju števila ovojev primarnega in
sekundarnega navitja.
4. Kako se transformirajo tokovi pri enofaznem transformatorju?
5. Kakšna je navidezna moč na primarni in sekundarni strani transformatorja?
Navidezna moč na primarni strani transformatorja je:
Navidezna moč na sekundarni strani transformatorja je:
17
Elektrotehnika
6. Katere so bistvene razlike med transformatorjem in ojačevalcem?
Bistvena razlika med transformatorjem in ojačevalnikom je, da transformator preoblikuje
napetost v neko drugo izmenično napetost iste frekvence, vendar drugačne amplitude (višje
ali nižje), medtem, ko se pri ojačevalniku spreminja tudi frekvenca.
7. Kje in zakaj uporabljamo merilne transformatorje?
Merilne transformatorje uporabljamo za merjenje napetosti nad 500 V. Naloga merilnih
transformatorjev je, da visoko napetost znižajo na okrog 100 V. Z napetostnim merilnim
transformatorjem razširimo merilno območje voltmetra, zato je zanj značilno prestavno
razmerje, ki je mnogo večje od ena, oz. primarno število ovojev N1, ki močno presega
sekundarno število ovojev N2.
8. Zakaj jih lahko uporabljamo samo pri izmeničnih napetostih in izmeničnih
tokovih?
Uporabljamo jih lahko samo pri izmeničnih napetostih in izmeničnih tokovih, zato ker
enosmerni tok ne ustvari pogoje, da bi se v navitju transformatorja inducirala napetost.
9. Kako razširjamo merilno območje v enosmernih tokokrogih?
Enosmerni tok povzroča konstanten magnetni pretok , ki ne more inducirati nikakršnih
napetosti. Ta trditev velja tudi za merilne transformatorje. To pomeni, da napetostnih in
tokovnih merilnih transformatorjev ne moremo uporabiti za razširjanje merilnega območja
voltmetrov in ampermetrov pri enosmernih meritvah, temveč le pri meritvah z izmeničnimi
napetostmi in tokovi.
10. Narišite vezavo napetostnega merilnega transformatorja, označite napetost, ki jo
posredno merimo in napišite pripadajoče enačbe.
Voltmeter je preko sponke U2, V2 priključen na sekundarno stran transformatorja in meri
napetost U2. Napetost U1 na visokonapetostni strani transformatorja izračunamo s pomočjo
prestavnega razmerja
11. . Narišite vezavo tokovnega merilnega transformatorja, označite tok, ki ga
posredno merimo in napišite pripadajoče enačbe.
Z amper metrom v sekundarnem tokokrogu merimo tok I2. Tok I1, ki teče v
visokonapetostnem tokokrogu izračunamo s pomočjo enačbe
18
Elektrotehnika
Iz enačbe je razvidno, da ampermetru razširimo merilno območje le tedaj, če je prestavno
razmerje tokovnega merilnega transformatorja manjše od 1. Z drugimi besedami, mora
imeti sekundarno navitje transformatorja večje število ovojev kot jih ima primarno navitje.
12. Zakaj tokovnega merilnega transformatorja ne smemo priključiti v prostem teku?
Tokovnega merilnega transformatorja ne smemo priključiti v prostem teku, ker izpade
protivzbujanje
in delovna točka se premakne po magnetilni krivulji v
nasičenje. Železno jedro je v takem primeru močno preobremenjeno, se nedopustno segreje
in ga za preciznejše meritve ni več mogoče uporabiti.
7. ENOSMERNI STROJI
1. Kakšen pomen ima komutator pri enosmernem generatorju?
Vloga pomen komutatorja pri enosmernem generatorju je v tem, da izmenično napetost, ki
se inducira v tokovni zanki pretvori v enosmerno pulzirajočo napetost na zunanjih
priključnih sponkah generatorja.
2. Kakšen pomen ima komutator pri enosmernem motorju?
Vloga komutatorja pri enosmernem motorju je ravno nasprotna tisti, ki jo komutator igra pri
enosmernem generatorju. Pri enosmernem motorju namreč komutator prekinja enosmerni
tok, ki teče v zunanjih dovodih in ga pretvarja v izmenični tok pravokotne oblike v tokovni
zanki.
3. Zapišite zunanjo enačbo enosmernega generatorja in zunanjo enačbo enosmernega
motorja na podlagi 2. Kirchoffovega zakona.
 Zunanja enačba enosmernega generatorja
oziroma
…ohmski padec napetost
…zunanja napetost generatorja
…inducirana napetost
…napetost na ščetkah zanemarimo
 Zunanja enačba enosmernega stroja
oziroma
…napetost na ščetkah zanemarimo
19
Elektrotehnika
4. Zapišite notranje enačbe (osnovne enačbe) enosmernega stroja: enačbo inducirane
napetosti v rotorskem navitju, enačbo notranjega vrtilnega momenta in enačbo
notranje moči.
Inducirano napetost v rotorskem navitju Ui lahko izračunamo z uporabo enačbe za
prečkalno inducirano napetost v vodniku dolžine l, ki se s hitrostjo v giblje v homogenem
magnetnem polju
Enačba notranjega vrtilnega momenta
Notranji vrtilni moment enosmernega stroja je direktno proporcionalen magnetnemu
pretoku in rotorskemu toku.
Enačba notranje moči enosmernega stroja je
5. Kako uporabimo osnovne enačbe pri enosmernem motorju za izračun vrtilne
hitrosti in kako pri izračunu zagonskega toka?
Vrtilna hitrost.
Zagonski tok:
6. Na katera dva načina lahko zmanjšujemo zagonski tok enosmernih motorjev?
Zagonski tok
enosmernih motorjev lahko zmanjšamo z zmanjšanjem napetosti U v
trenutku zagona, ali pa z zaporedno vezavo zagonskih upornosti k rotorskemu navitju
enosmernega motorja.
7. Kako lahko nastavljamo vrtilno hitrost pri enosmernih motorjih?
Vrtilno hitrost pri enosmernih motorjih lahko nastavljamo na naslednje načine:
 z magnetnim pretokom,
 s spreminjanjem inducirane napetosti,
 z napetostjo mreže
Nastavljanje vrtilne hitrosti motorja z omrežno napetostjo U je možno le v primeru, če so v
mreži na razpolago različne napetosti. Običajno pa ima mreža stalno napetost, zato prihaja
ta način le izjemoma v poštev. Ker pri tem ne nastajajo nikakršne dodatne izgube, je zelo
primeren za trajne spremembe vrtilne hitrosti.
Drugi način napetostnega krmiljenja vrtilne hitrosti motorja je s spreminjanjem inducirane
napetosti . Pri tem načinu sta napetost mreže U in magnetni pretok φ konstantna, vrtilno
hitrost pa lahko le znižamo. Ker pri spreminjanju vrtilne hitrosti same obremenitve motorja
ne spreminjamo, predpostavljamo pa tudi, da sprememba vrtilne hitrosti ne vpliva na potek
segrevanja motorja, smatramo, da je ne glede na način krmiljenja (napetostno ali z
magnetnim pretokom) rotorski tok
konstanten. Pri nastavljanju vrtilne hitrosti z
inducirano napetostjo potem lahko znižanje vrtilne hitrosti dosežemo le tako, da povečamo
upornost rotorskega tokokroga z dodatnimi upornostmi.
Magnetni pretok φ spreminjamo tako, da spreminjamo vzbujevalni tok
. Ker se v
nasičenju magnetni pretok ne povečuje, najsi še tako povečujemo vzbujevalni tok ( s tem pa
večamo tudi izgube in slabšamo izkoristek), je smiselno le zmanjševanje magnetnega
pretoka. Ob zmanjševanju magnetnega pretoka vrtilna hitrost narašča. Iz enakih razlogov
kot pri napetostnem krmiljenju se tudi pri krmiljenju z magnetnim pretokom rotorski tok
prav nič ne spreminja (obremenitev motorja je stalna, povečanje vrtilne hitrosti pa ne sme
20
Elektrotehnika
vplivati na potek segrevanja motorja). To ima za posledico da je pri konstantni omrežni
napetosti U in nespremenjeni upornosti rotorskega tokokroga tudi inducirana napetost
konstantna, prav tako pa je konstantna notranja moč
POMEMBNO:
Pri napetostnem krmiljenju je notranji vrtilni moment konstanten, notranja moč pa
proporcionalna vrtilni hitrosti.
Pri krmiljenju z magnetnim pretokom ostaja notranja moč ves čas konstantna,
notranji vrtilni moment pa z naraščajočo vrtilno hitrostjo upada obratno sorazmerno
(hiperbolični potek).
8. TRIFAZNI ASINHRONSKI MOTORJI
1. Razložite pomen vrtilnega magnetnega polja za delovanje trifaznega asinhronskega
motorja.
Osnova delovanja trifaznega asinhronskega motorja je vrtilno magnetno polje, ki rotor
prisili, da se začne vrteti tako, da vrtilnemu magnetnemu polju sledi. Enofazna napetost ne
povzroča vrtilnega, temveč le nihajoče magnetno polje. Vrtilno magnetno polje moramo v
enofazni mreži ustvariti s pomočjo pomožne faze.
2. Zakaj asinhronskemu motorju pravimo tudi indukcijski motor?
Asinhronskemu motorju pravimo tudi indukcijski motor, zato ker rotorskemu navitju ne
dovajamo nikakršnega vzbujevalnega toka, temveč teče rotorski tok le kot posledica
indukcije zaradi vrtilnega magnetnega polja.
3. Zakaj se asinhronski motor vrti asinhrono, to je počasneje kot vrtilno magnetno
polje?
Asinhronski motor se vrti asinhrono, zato, ker samo v tem primeru palice rotorskega navitja
ne prečkajo silnic vrtilnega magnetnega polja. V trenutku, ko palice rotorskega navitja ne
prečkajo več silnic vrtilnega magnetnega polja se ne inducira nobena napetost in rotorski
tok preneha teči. Ker preneha delovati tudi sila na posamezno palico rotorskega navitja ni
več vrtilnega momenta in rotor se začne zaustavljati, razen, če vrtenje vzdržujemo z
zunanjim aktivnim momentom. Zaostajanje vrtilne hitrosti rotorja za sinhronsko vrtilno
hitrostjo merimo z zdrsom ali slipom (naslednje vprašanje).
4. Zapišite enačbo za zdrs ali slip.
Sinhronizmu
ustreza slip
, mirujočemu rotorju
pa slip
5. Narišite potek vrtilnega momenta asinhronskega motorja.
MN nazivni vrtilni moment motorja
21
Elektrotehnika
6. V diagramu označite tri točke, ki ustrezajo zagonskemu vrtilnemu momentu,
omahnemu vrtilnemu momentu in nazivnemu vrtilnemu momentu motorja.
MN ................. nazivni vrtilni moment
Mom ................ omahni vrtilni moment motorja
Mzag ................ zagonski vrtilni moment motorja
7. Kakšen pomen ima omahni (maksimalni) vrtilni moment motorja?
Omahni (maksimalni) vrtilni moment motorja nam prikaže maksimalno obremenitev
motorja (glej sliko pri prejšnjem vprašanju). Le do vrednosti omahnega vrtilnega momenta
motor razvija pri vsakokratni obremenitvi ustrezno velik vrtilni moment (premica b na sliki
pri prejšnjem vprašanju); pri večjih obremenitvah pa nasprotno premajhen vrtilni moment
(premica c), zato se bo motor v takem primeru ustavil. Vsakemu nenadnemu povečanju
obremenitve motorja ustreza zmanjšanje vrtilne hitrosti motorja n2, pri preobremenitvi, ki
presega omahni moment motorja pa sledi njegova zaustavitev ob pregrevanju motorja.
9. TRANSFORMATORJI, ELEKTRIČNI STROJI IN TRIFAZNI
SISTEMI
9.1
Naštejte poglavitne razlike med enofaznim in trifaznim sistemom:
a) koliko napetosti je na razpolago v enofaznem oziroma v
trifaznem sistemu? V enofaznem 1 (230V), v trofaznem 2 (230V,400V) (?).
b) kakšen je pretok moči k bremenu v enofaznem in kakšen v
trifaznem sistemu s simetrično obremenitvijo? Pri enofaznem generator ni
enakomerno obremenjen, pri trofaznem pa je prenos moči konstanten.
c) koliko vodnikov bi potrebovali v treh enofaznih sistemih za
prenos moči k trem porabnikom oziroma v trifaznem sistemu
zvezda ali sistemu trikot za prenos trifazne moči k tem istim
porabnikom?
9.2
Kakšna je bistvena razlika med enofaznim generatorjem izmenične
napetosti in trifaznim sinhronskim generatorjem?
Bistvena razlika je, da se vrtilno magnetno polje vrti skupaj z rotorjemin
In pri tem seka ovoje (palice) posameznih faznih navitij. Enofazni generator ima fazno
navitje na rotorju in vrtilno magnetno polje na statorju.
22
Elektrotehnika
9.3
Kakšno je razmerje med faznimi in medfaznimi napetostmi in kakšno med
faznimi in linijskimi tokovi v simetričnem trifaznem sistemu zvezda?
Razmerje med faznimi in medfaznimi napetostmi v simetričnem sistemu zvezda je 1/ 3
V vezavi zvezda so fazni tokovi vselej enaki linijskim tokovom.
(V vezavi zvezda steče skozi navitje motorja zaradi fazne napetosti tok, manjši od toka
U
skozi navitje v trikotu za razmerje
. V dovodu teče pri vezavi trikot linijski tok, ki je
Uf
večji od faznega, tako da je razmerje zagonskih tokov v vezavi zvezda- trikot I ZY
=1/3
I Z
Hkrati z zmanjšanjem zagonskega toka se zmanjša tudi zagonski navor, ki ga razvije motor,
v razmerju 1:3. Za je mogoče to vrsto zagona uporabiti pri lahkih zagonih,to je tam kjer ob
zagonu no potreben velik navor.)
9.4
Kakšno je razmerje med faznimi in medfaznimi napetostmi in kakšno med
faznimi in linijskimi tokovi v simetričnem trifaznem sistemu trikot?
u  uF
I  3  IF
9.5
V katerem primeru ne potrebujemo ničelnega vodnika?
V primeru vezave trikot.
9.6
Kakšen praktičen pomen ima možnost ozemljitve ničlišč (ničelnih točk) na
generatorski in na bremenski strani trifaznega sistema zvezda?
10. IZPITNA VPRAŠANJA IZ ELEKTRIČNIH MERITEV
10.1
Pojasnite osnovne pojme električnih meritev:
merilno območje, natančnost in razred merilnega instrumenta, občutljivost
instrumenta,
lastno porabo merilnega instrumenta in dušenje vrtljivega organa merilnega
instrumenta.
Merilno območje: je podano z maksimalno vrednostjo merilne veličine, ki ji ustreza odklon
do konca skale. Instrumenti se običajno izdelujejo z več različnimi merilnimi območji. Če
vrednost merjene veličine presega maksimalno vrednost ali merilno območje, instrumenta
praviloma ne smemo uporabiti, saj bi ga poškodovali ali celo uničili. Zlasti so na
preobremenitv občutljivi precizbi instrumenti.
Natančnost in razred merilnega instrumenta: je podana z razredom točnosti. Instrumente
oziroma merilne naprave s točnostnimi razredi 0,1 ;0,2 in 0,5 imenuujemo precizne
instrumente, instrumente razredov 1; 1,5; 2,5; 5 pa obratovne instrumente. Točnostni razred
1.5 npr pomeni da na skali prikazana vrednost merjene veličine ne sme odstopati več kot za
1,5% končne vrednosti od dejanske vrednosti merjene veličine.
23
Elektrotehnika
Občutljivost instrumenta: definiramo s kotom odklona gibljivega merilnega organa
(oziroma z odklonom kazalca na skali) na enoto merjene veličine. Potemtakem so bolj
občutljivi tisti instrumenti, ki pri merjenju iste veličine pokažejo večji odklon.
Lastno porabo merilnega instrumenta:
Dušenje vrtljivega organa merilnega instrumenta:
10.2
Merjenje toka z ampermetrom. Znati morate narisati osnovno merilno vezavo,
prav tako tudi vezavo z tokovnim merilnim transformatorjem in
pojasniti, kje lahko uporabljamo eno in kje drugo vezavo.
Ampermeter uporabljamo za merjenje toka, priključimo ga zaporedno z merjencem oz.
zaporedno v tokokrog in s tem merimo množino elektrine, ki na enoto časa steče skozi
merilnik. Osnovno vezje je v učbeniku na sliki 184, str. 209 – s tem, da odstraniš oznako za
voltmeter.
Z tokovnim merilnim transformatorjem razširimo osnovno merilno območje ampermetra
(oz. voltmetra), ki je navadno majhno. Razširimo ga le pri meritvah z izmeničnim tokom
(oz. napetostjo). Neodvisno od tega ali je merjeni tok (oz. napetost) enosmeren ali
izmeničen, pa moramo osnovno merilno območje inštrumentov razširiti z dodajanjem
souporov – shuntov (oz. preduporov). Sliki v učbeniku 185 a, str 209. (Rs – soupor)
Merjenje toka z ampermetrom:
Drsni upor je pri meritvi vezan zaporedno z ampermetrom in predstavlja nek potrošnik.
Merimo efektivno vrednost električnega toka, ki teče skozi drsni upor (potrošnik). Rezultat
odčitamo direktno. (Pazite, ampermetra ne smemo direktno priklučiti na el. Vir!!!
Ampermeter ima zelo majhno notranjo upornost).
Merjenje toka s tokovnim merilnim transformatorju:
Pri tej meritvi uporabimo tokovni merilni transformator, ki ga vežemo tako, da je zaporedno
vezano primarno navitje, drsni upor, ki omejuje primarni tok in napetostni vir, kar tvori
primarni tokokrog. V sekundarni tokokrog pa vežemo ampermeter. Transformator nam
služi za razširitev merilnega območje ampermetra. (Pazite, sekundarnih sponk ne smemo
odpreti, saj prazni tek ni dovoljen!!!)
24
Elektrotehnika
10.3
Razširjanje merilnega območja ampermetra s soupori ali shunti.
Neodvisno od tega ali je merjeni tok enosmeren ali izmeničen, pa moremo osnovno merilno
območje razširjati z dodajanjem souporov (shuntov) oziroma preduporov.
Slika 185, str. 209. Potrebno vrednost soupora ali shunta Rs za razširjanje merilnega območja
ampermetra dobimo z upoštevanjem 1. Kirchoffovega zakona za vozlišče:
Sledi:
10.4
Merjenje napetosti z voltmetrom. Znati morate narisati osnovno merilno vezavo,
prav tako tudi vezavo z napetostnim merilnim transformatorjem in
pojasniti, kje lahko uporabljamo eno in kje drugo vezavo.
Voltmeter uporabljamo za merjenje napetosti, priključimo ga paralelno k viru napetosti in s
tem merimo potencialno razliko. Osnovno vezje je v učbeniku na sliki 184, str. 209 – s tem,
da odstraniš oznako za ampermeter.
Za vezavo z napetostnim merilnim transformatorjem velja tisto kar je pri vprašanju 2.
napisano v oklepajih!! Pripadajoča slika pa je 185 b, str. 209.
10.5
Razširjanje merilnega območja voltmetra s predupori. Znati morate narisati
pripadajočo vezavo in podati enačbo za izračun predupora.
Potrebno vrednost predupora Rp za razširjanje merilnega območja voltmetra dobimo z
upoštevanjem 2. Kirchofovega zakona za zanko, narisano na sliki
U=Iv*Rp+Uv
In uporabe Ohmovegta zakona za osnovno merilno območje voltmetra Uv:
Uv=Iv*Rv Iv=Uv/Rv U=Uv/Rv*Rp+Uv
Rp=(U-Uv)/Uv*Rv
Slika 185 b, str. 209.
Potrebno vrednost soupora ali shunta Rp za razširjanje merilnega območja voltmetra
dobimo z upoštevanjem 2. Kirchoffovega zakona za zanko, narisano na sliki 185 b:
sledi:
25
Elektrotehnika
Predupor:
10.6
Merjenje upornosti po U-I metodi, z Wheatstoneovim mostičkom in običajnim
ohmmetrom.
Za vsako vrsto morate znati narisati pripadajočo merilno vezavo,
opisati postopek merjenja in podati ustrezne enačbe.
U-I metoda:
Ni strašno točna. Prednosti: enostavna izvedba, lahko uporabimo enosmerni ali izmenični
vir. Slabosti: metoda je nenatančna.
R=UR/IR=U/(I-Iv)~=U/I
Wheatstoneovim mostičkom:
Prednosti: metoda je zelo natančna. Slabosti:metoda je zamudna, občutljiva na jakost vira.
Rx=R1*R2/R3
Z običajnim ohmmetrom:
Prednosti: enostavna in hitra izvedba. Slabosti: Pri kazalcih instrumenta skala ni linearna
zato je odčitane oteženo.
U-I metoda: Slika 184 a+b, str. 209. Ker neznano upornost merjenca v tej metodi
izračunamo s pomočjo Ohmovega zakona, z instrumentov pa odčitavamo izmerjeno
26
Elektrotehnika
napetost in tok, imenujemo U-I metodo posredna metoda. Izvor napetosti je lahko
enosmeren ali izmeničen. Za U-I metodo je značilno, da poleg pogreškov obeh merilnih
instrumentov običajno vnaša še dodatno napako, ki jo imenujemo napaka merilne
metode.
Neznana upornost za vezavo 184 a:
, približna formula:
Neznana upornost za vezavo 184 b:
, približna formula:
Wheatstonov mostiček: Slika 189, str. 214. Dva izmed znanih uporov sta nastavljiva (na
sliki R1 in R2), s pomočjo katerih nastavimo ravnovesje mostička. Eden izmed njiju
služi za grobo uravnovešenje, drugi pa za fino. Ravnovesje mostička, ko je IG=0 :
sledi neznana upornost:
Ohmeter:
10.7
Merjenje moči z U-I metodo in wattmetrom.Kakšne vrste moči lahko merimo po U-I
metodi.
Znati morate narisati ustrezno merilno vezavo in podati pripadajočo enačbo.
Za merjenje električnih moči uporabljamo U-I metodo in posebne merilne instrumente, ki
jim pravimo wattmetri. Pri tem ne moremo meriti vseh vrst moči, ki v električnih
tokokrogih nastopajo niti z U-I metodo niti z Wattmetri pač pa s kombinacijo obeh načinov.
U-I metodo uporabljamo za merjenje enosmernih moči v enosmernih tokokrogih in za
merjenje navideznih moči v izmeničnih tokokrogih, ki jih napaja izmenični vir napetosti
P=U*I
I=IR+Iv
Za merjenje električnih moči uporabljamo U-I metodo in Wattmetre, pri tem pa moremo
meriti moči, ki v električnih tokokrogih nastopajo, z kombinacijo obeh načinov. U-I
metodo uporabljamo za merjenje enosmernih moči v enosmernih tokokrogih in za merjenje
navideznih moči v izmeničnih tokokrogih, ki jih napaja izmenični vir napetosti. Slika 184
a:
Slika 184 b:
S pomočjo U-I metode ne moremo meriti delovnih moči, ki se trošijo v izmeničnih vezjih s
kompleksnimi bremeni, prav tako pa ne moremo meriti jalovih moči, ki se pretakajo v
izmeničnih tokokrogih.
10.8
Merjenje moči z wattmetrom, osnovna merilna vezava.
27
Elektrotehnika
Wattmetri so instrumenti, s katerimi merimo enosmerne moči in delovne moči v izmeničnih
tokokrogih. Merilni organ instrumenta običajno deluje na elektrodinamičnem, redkeje na
indukcijskem principu.
Z wattmetri merimo enosmerne moči in delovne moči v izmeničnih tokokrogih.
Elektrodinamični instrumenti: so podobni instrumentom z vrtljivo tuljavico, razlika je , da
magnetnega polja, v katerem se vrti vrtljiva tuljavica, ne ustvarimo s trajnim magnetom v
obliki podkve, temveč s fiksno tuljavico. Posledica tega je, da je vrtilni moment vrtljive
tuljavice proporcionalen produktu tokov skozi fiksno in skozi vrtljivo tuljavico.
Indukcijski instrumenti: temeljijo na učinkih elektromagnetne indukcije in zato lahko deluje
le na izmenični tok. Slika 192, str. 217.
10.9
Kakšno vrsto moči meri wattmeter v enofaznem izmeničnem tokokrogu s
priključenim bremenom v obliki splošne impedance Z?
Kadar ima impedanca Z slab cos  (na zgornji sliki, To je tedaj ko je R<<Z), meri
wattmeter majhno delovno moč, medtem ko je tok I, ki teče skozi tokovno tuljavico
wattmetra lahko velik ali celo presega tokovno območje te tuljavica. V takem primeru je
tokovna tuljavica preobremenjena in wattmeter lahko uničimo- Da se to ne bi zgodilo,
kontroliramo tok , ki teče skozi tokovno tuljavico tako , da v tokovni krog merilne vezave
vežemo ampermeter. Napetostna tuljavica na preobremenitev ni tako občutljiva, ker ima
sama precejšnjo upornost in ker ji zaradi napetostne zaščite ponavadi vežemo nek predupor
Ru, ki sam lahko prevzame del napetosti.
Wattmetre priključujemo za merjenje delovne moči (slika 193 a, str 218). Vtrilni moment
napetostne tuljavice povzroča delovna komponenta tika Id=I*cosφ, to je tista komponenta, ki
leži v fazi z napetostjo, zato wattmeter meri moč:
Kadar ima impedenca Z slab cosφ (ko je v kazalčnem diagramu R << Z), meri wattmeter
majhno delovno moč, medtem ko je tok I, ki steče skozi tuljavico lahko velik ali celo
presega tokovno območje tuljavice, zaradi česar za kontrolo v tokovni krog vežemo
ampermeter, da ne bi wattmetra uničili.
S pomočjo Hummelove vezave lahko z wattmetri merimo tudi jalovo moč:
.
10.10
Merjenje trifazne moči z wattmetri. Merilne vezave.
V trifaznih sistemih s simetrično obremenitvijo vseh treh faz, kar v praksi nastopa pri
priključitvi trifaznih asinhronskih motorjev, zadostuje, da izmerimo delovno moč ene faze,
celotna moč pa je tedaj trikratna izmerjena vrednost:
P=3*Pf=3*Uf*If*cos  f
28
Elektrotehnika

Simetrično obremenjen trifazni sistem z ničelnim vodnikom: (slika 195, str. 219) v
trifaznih sistemih s simetrično obremenitvijo vseh treh faz zadostuje, da izmerimo
delovno moč ene faze, celotna moč pa je tedaj trikratna izmerjena vrednost:

Simetrično obremenjen trifazni sistem brez ničelnega vodnika: (slika 196) za
wattmeter, ki v tem primeru meri moč ene faze, moramo ustvariti umetno zvedišče
s tremi upori, ki morajo biti usklajeni z wattmetrom.

Nesimetrično obremenjen trifazni sistem z ničelnim vodnikom: (slika 197) v
trifaznem sistemu z ničelnim vodnikom teče v tem nek izravnalni tok. Moč
merimo, da izmerimo moč vsake faze posebej in jih seštejemo:

Nesimetrično obremenjen trifazni sistem brez ničelnega vodnika: (slika 198) v
njem ne teče izravnalni tok. Linijski tok ene faze se da izraziti z linijskima tokoma
ostalih dveh faz
. Lahko se tudi zgodi, da je linijski tok ene faze
negativen zaradi faznih zasukov med napetostjo in tokom.
Za merjenje jalove moči trifaznega sistema s simetrično obremenitvijo zadostuje en
sam wattmeter (slika 199).Da bi wattmeter meril jalovo moč ena faze moramo
medfazno napetost zmanjšati za faktor , kar dosežemo s pravilno izbranim
preduporom, vezanim vzporedno z napetostno tuljavico wattmetra, ki prevzeme ustrezni
padec napetosti. Skupna jalova moč je enaka trikratni fazni jalovi moči. (Z uporabo 3
wattmetrov lahko merimo skupno jalovo moč NESIMETRIČNO obremenjenega
trifaznega sistema z ničelnim vodnikom.)
Merjenje delovne moči izvajamo s števci, ki so vezani na enak način kot wattmetri, ker
je
11. IZPITNA VPRAŠANJA IZ ELEKTRONIKE
11.1
Polprevodniška dioda, princip delovanja.
29
Elektrotehnika
11.2
U-I karakteristika polprevodniške diode, lastnosti v prepustni in v zaporni smeri.
11.3
Osnovna vezava polprevodniškega usmernika izmenične napetosti.
11.4
Zenerjeva dioda in uporaba za stabilizacijo napetosti in kot referenčni izvor
enosmernih napetosti.
30
Elektrotehnika
11.5
Tranzistor. Karakteristike tranzistorja, enačba delovne premice, kako jo vrišemo v
polje karakteristik tranzistorja.
Najpomembnejši polprevodniški element so leta 1948 izumili Shockley,
Bardeen in Brattain in ga imenovali tranzistor. To ime je bilo skovanka
besed “Transfer” in “resistor” in naj bi poudarilo, da je tranzisor polprevodniški element, pri katerem lahko krmilimo prehodno upornost
elementa. V tem smislu ni bilo najbolj posrečeno, ker je zanemarilo
lastnost, ki se je izkazala za bistveno: z novim elementom lahko krmilimo
napetosti in tokove elementa. Kljub temu se je ime prijelo in je
postalo tako splošno znano, da danes velja že za sinonim.
Tranzistor lahko deluje na dva bistveno različna načina:
 v prvi vrsti lahko deluje kot ojačevalnik majhnih signalov,
31
Elektrotehnika
pri čemer je izpodrinil pred tem uporabljane vakuumske cevi
(elektronke) in
 drugič lahko deluje kot brezkontaktno stikalo, pri čemer je izpodrinil
releje z mehanskimi kontakti.
32
Elektrotehnika
11.6
Razlaga tranzistorskega ojačevalnika na osnovi tranzistorskih karakteristik.
11.7
Stanje ON in stanje OFF, označitev obeh točk v polju karakteristik in
razlaga stikalnega delovanja tranzistorja na osnovi obeh stanj.
11.8
Tiristor. Uporaba tiristorja kot krmiljenega usmernika.
33
Elektrotehnika
Tiristorski usmernik je sestavljen iz dveh diod in dveh tiristorjev, ki jim lahko s krmilnim
pulzom nastavljamo trenutek, ko pričnejo prevajati, Tiristor prevaja od trenutka, ko se na
krmilnem vhodu pojavi krmilni signal pa do konca polperiode ( prehoda skozi točko 0V).
Kot med začetkom polperiode in začetkom vrednosti napetosti Usr. Na sponke usmernika
smo priključili enosmerni motor s paralelnim vzbujanjem. S spreminjanjem srednje
vrednosti Usr opazujemo spreminjanje vrtilne hitrosti enosmernega motorja s paralelnim
vzburjanjem v praznem teku n0.
11.9
Logična vezja AND, OR, NOT.
AND:
OR:
NOT:
34
Elektrotehnika
11.10
Operacijski ojačevalniki
Operacijski ojačevalnik je posebna izvedba enosmernega ojačevalnika, ki se izdeluje v
integrirani tehniki. Ojačevalnik ima na vhodu diferenčno ojačevalno stopnjo, s katero
izločimo vpliv sofaznih krmilnih signalov na vhodu. Ojačevalnik je grajen tako, da je
potencial vhodnih sponk enak potencialu na izhodu, kadar na vhodu ni krmilnega signala.
Takšna izvedba omogoča uporabo povratne vezave preko uporov RP in Rv, s katerima
določujemo vrednost ojačanja. Ojačevalnik ima dva vhoda in sicer inventarni (-) in
neinvertarni vhod (+). Operacijski ojačevalniki imajo naslednje lastnosti: veliko vhodno
upornost (pri idealnem operacijskem ojačevalniku je vhodna upornost neskončno velika,
Rvh=  ), izredno majhno izhodno upornost (pri idealne operacijskem ojačevalniku je le ta
enaka 0  ) in veliko ojačanje (idealni ojačevalnik ima neskončno veliko ojačanje, A0=  ).
11.11
Operacijski ojačevalnik brez povratne zveze
11.12
Operacijski ojačevalnik s povratno zvezo.
Praktikum str 31
35
Elektrotehnika
11.13
Primeri uporabe za sumator, D/A pretvornik, invertor, integrator in diferenciator.
36