Fogyasztók az áramkörben

Az előadások a következő témára: "Fogyasztók az áramkörben"— Előadás másolata:

1 Fogyasztók az áramkörben
Soros kapcsolás Uk I U1 U2 R1 R2 Ha nem egy, hanem legalább két fogyasztó van, akkor azokat beköthetjük az áramkörbe úgy, hogy az elektromos áram egymásután járja át azokat, mert az áramkörben áramelágazás – csomópont - nincs. Ezt nevezik a fogyasztók soros kapcsolásának. Ebben az esetben az áramforrás kapocsfeszültsége „Uk” a fogyasztók között megoszlik. A soros kapcsolásra jellemző a feszültségosztás. A feszültségosztás a fogyasztók elektromos ellenállásától függ. A nagyobb elektromos ellenállású fogyasztóra nagyobb feszültség esik. Az áramerősség, az áramkör bármely pontján mérve állandó. Az áram útját bárhol megszakítjuk, az áramkör nyitottá válik.

2 Párhuzamos kapcsolás mellékág csomópont I1 R1 U1 I I2 R2 U2 főág Uk
Ha nem egy, hanem legalább két fogyasztó van, akkor azokat beköthetjük az áramkörbe úgy, hogy az elektromos áram külön-külön járja át azokat, mert az áramkörben áramelágazás – csomópont – van. Ezt nevezik a fogyasztók párhuzamos kapcsolásának. A fogyasztókon „U1” és „U2” az áramforrás kapocsfeszültsége „Uk” mérhető. A főágban folyó áramerősség a mellékágakban lévő fogyasztók között megoszlik. Az áram megosztása a fogyasztók elektromos ellenállásától függ. A nagyobb elektromos ellenállású fogyasztón kisebb az átfolyó áram erőssége. Ha a mellékágakba kötött valamelyik fogyasztót kikapcsoljuk, az áram útja a másik mellékágban változatlanul megmarad. Ha az áram útját a főágban szakítjuk meg, az áramkör a mellékágakban is nyitottá válik. I2 R2 U2 főág Uk mellékág

3 A fogyasztó nem működik
Zárlati áramkör A fogyasztó nem működik R ~ 0 rövidzárlat Iz ~ max. Az elektromos berendezésben hiba következtében zárlat jöhet létre. A zárlatot a jelentkező hiba okától függően különböztetik meg. Így pl. a szigetelési hiba miatt kialakuló zárlatot „testzárlat”-nak, az üzemszerűen feszültség alatt lévő vezetők érintkezésekor kialakuló zárlatot „rövidzárlat”-nak nevezik. „Tökéletes” zárlat esetén a hibahely vezetőinek érintkezésekor gyakorlatilag elektromos ellenállás nincs a „zárlati” áramkörben, ezért nagy, úgynevezett „zárlati” áramerősség „Iz” alakul ki. A fogyasztón gyakorlatilag áram nem folyik, ezért nem működik. A zárlatok ellen túláramvédő-berendezésekkel kell védekezni. Uk ~ 0

4 Rövidre zárás A rövidre zárt fogyasztó miatt az
izzólámpa erősebb fénnyel világít. U1 I U2 U1 ~ 0 Ir U2 = Uk Az áramkörbe kapcsolt fogyasztó az áramkörből kiiktatható az úgynevezett rövidre zárással. Ennek a módszernek a lényege, hogy az áramkörbe kapcsolt fogyasztóval párhuzamosan kötnek egy kapcsolót, amit a fogyasztó kiiktatásakor bekapcsolnak. Ez a módszer egy „részleges” zárlatként is felfogható. A kiiktatott fogyasztóra, a rövidre zárt áramköri szakaszra, feszültség nem esik, áram sem folyik rajta, mert a rövidre záró kapcsolón folyik át. Arra kell vigyázni, hogy az áramkörben lévő összes fogyasztót nem szabad egyszerre rövidre zárással kiiktatni, mert akkor „tökéletes” zárlat alakul ki. Uk I < Ir Uk

5 A kondenzátor töltése I1 C C C I I I2 I Uk Uk + - - + - +
A kondenzátor két, egymástól elszigetelt vezetőlapból – fegyverzetből – áll. Kapcsoljuk a kondenzátort egy izzólámpával párhuzamosan az áramkörbe. Azt tapasztaljuk, hogy az izzólámpa fokozatosan kezd egyre erősebb fénnyel világítani. Ennek oka az, hogy a kondenzátoron egy bizonyos ideig átfolyik az „I1” töltőáram és a kondenzátor fegyverzetein töltések halmozódnak fel. Így a kondenzátor egyik fegyverzetén elektronhiány „+” a másikon elektrontöbblet „-” keletkezik. Ez a folyamat a kondenzátor töltése. A kondenzátor feltöltődése után megszakítja az egyenáramot, ezért már csak az izzólámpán folyik át áram. I2 I Uk Uk

6 Töltési diagramm U t

7 A kondenzátor kisütése
Ic + - Ic C + - + - C C Ha a kondenzátor feltöltődése után az áramkört a kapcsolóval nyitjuk, azt tapasztaljuk, hogy az izzólámpa nem azonnal sötétedik el, hanem fokozatosan kezd egyre halványabban világítani, majd elsötétedik. Ennek oka az, hogy a kondenzátor fegyverzetein felhalmozott töltéseket az áramkörbe visszajuttatja, mint áramforrás működik. Ezalatt kisütőáram folyik az izzólámpán, ami a kondenzátor kisülésekor megszakad. Ezt a folyamat a kondenzátor kisütése. A kondenzátor tehát elektromos töltés tárolására képes. A kondenzátor töltéstároló képességét kapacitásnak nevezzük. Uk Uk

8 Kisütési diagramm U t

9 6.-7. rész vége

10 Ha nem egy, hanem legalább két fogyasztó van, akkor azokat beköthetjük az áramkörbe úgy, hogy az elektromos áram egymásután járja át azokat, mert az áramkörben áramelágazás – csomópont - nincs. Ezt nevezik a fogyasztók soros kapcsolásának. Ebben az esetben az áramforrás kapocsfeszültsége „Uk” a fogyasztók között megoszlik. A soros kapcsolásra jellemző a feszültségosztás. A feszültségosztás a fogyasztók elektromos ellenállásától függ. A nagyobb elektromos ellenállású fogyasztóra nagyobb feszültség esik. Az áramerősség, az áramkör bármely pontján mérve állandó. Az áram útját bárhol megszakítjuk, az áramkör nyitottá válik.

11 Ha nem egy, hanem legalább két fogyasztó van, akkor azokat beköthetjük az áramkörbe úgy, hogy az elektromos áram külön-külön járja át azokat, mert az áramkörben áramelágazás – csomópont – van. Ezt nevezik a fogyasztók párhuzamos kapcsolásának. A fogyasztókon „U1” és „U2” az áramforrás kapocsfeszültsége „Uk” mérhető. A főágban folyó áramerősség a mellékágakban lévő fogyasztók között megoszlik. Az áram megosztása a fogyasztók elektromos ellenállásától függ. A nagyobb elektromos ellenállású fogyasztón kisebb az átfolyó áram erőssége. Ha a mellékágakba kötött valamelyik fogyasztót kikapcsoljuk, az áram útja a másik mellékágban változatlanul megmarad. Ha az áram útját a főágban szakítjuk meg, az áramkör a mellékágakban is nyitottá válik.

12 Az elektromos berendezésben hiba következtében zárlat jöhet létre
Az elektromos berendezésben hiba következtében zárlat jöhet létre. A zárlatot a jelentkező hiba okától függően különböztetik meg. Így pl. a szigetelési hiba miatt kialakuló zárlatot „testzárlat”-nak, az üzemszerűen feszültség alatt lévő vezetők érintkezésekor kialakuló zárlatot „rövidzárlat”-nak nevezik. „Tökéletes” zárlat esetén a hibahely vezetőinek érintkezésekor gyakorlatilag elektromos ellenállás nincs a „zárlati” áramkörben, ezért nagy, úgynevezett „zárlati” áramerősség „Iz” alakul ki. A fogyasztón gyakorlatilag áram nem folyik, ezért nem működik. A zárlatok ellen túláramvédő-berendezésekkel kell védekezni.

13 Az áramkörbe kapcsolt fogyasztó az áramkörből kiiktatható az úgynevezett rövidre zárással.
Ennek a módszernek a lényege, hogy az áramkörbe kapcsolt fogyasztóval párhuzamosan kötnek egy kapcsolót, amit a fogyasztó kiiktatásakor bekapcsolnak. Ez a módszer egy „részleges” zárlatként is felfogható. A kiiktatott fogyasztóra, a rövidre zárt áramköri szakaszra, feszültség nem esik, áram sem folyik rajta, mert a rövidre záró kapcsolón folyik át. Arra kell vigyázni, hogy az áramkörben lévő összes fogyasztót nem szabad egyszerre rövidre zárással kiiktatni, mert akkor „tökéletes” zárlat alakul ki.

14 A kondenzátor két, egymástól elszigetelt vezetőlapból – fegyverzetből – áll.
Kapcsoljuk a kondenzátort egy izzólámpával párhuzamosan az áramkörbe. Azt tapasztaljuk, hogy az izzólámpa fokozatosan kezd egyre erősebb fénnyel világítani. Ennek oka az, hogy a kondenzátoron egy bizonyos ideig átfolyik az „I1” töltőáram és a kondenzátor fegyverzetein töltések halmozódnak fel. Így a kondenzátor egyik fegyverzetén elektronhiány „+” a másikon elektrontöbblet „-” keletkezik. Ez a folyamat a kondenzátor töltése. A kondenzátor feltöltődése után megszakítja az egyenáramot, ezért már csak az izzólámpán folyik át áram.

15 Ha a kondenzátor feltöltődése után az áramkört a kapcsolóval nyitjuk, azt tapasztaljuk, hogy az izzólámpa nem azonnal sötétedik el, hanem fokozatosan kezd egyre halványabban világítani, majd elsötétedik. Ennek oka az, hogy a kondenzátor fegyverzetein felhalmozott töltéseket az áramkörbe visszajuttatja, mint áramforrás működik. Ezalatt kisütőáram folyik az izzólámpán, ami a kondenzátor kisülésekor megszakad. Ezt a folyamat a kondenzátor kisütése. A kondenzátor tehát elektromos töltés tárolására képes. A kondenzátor töltéstároló képességét kapacitásnak nevezzük.